一种基于阻尼捷联惯性导航重力异常滤波匹配的方法

摘要

本发明提供的是一种基于阻尼捷联惯性导航重力异常滤波匹配的方法。在不改变系统加速度计和陀螺的精度且不破坏捷联惯性导航系统的隐蔽性和自主性的前提下，通过增加重力异常测量模块和在捷联惯性导航捷联算法中添加阻尼算法和重力异常值卡尔曼滤波匹配算法，将系统的周期振荡特性阻尼掉，并且可以减小系统误差，提高系统的导航精度。本发明利用阻尼的特性将捷联惯性导航系统中存在的三种周期振荡特性（舒勒周期振荡、地球周期振荡和傅科周期振荡）消除，在一定程度上提高了捷联惯性导航系统的精度；同时，利用重力异常值匹配滤波的方法对捷联惯性导航系统解算得到的导航信息进行修正。

主权项

一种基于阻尼捷联惯性导航重力异常滤波匹配的方法，其特征是包括如下步骤：步骤一：启动捷联惯性导航设备，并且使导航设备工作于阻尼状态，对导航设备进行冷启动；步骤二：在导航系统开始工作之后，利用重力仪检测重力异常，当重力仪有重力异常值输出时，进入步骤三，否则导航系统处于自主的阻尼导航状态；步骤三：选取状态变量为其中δλ为东向位置误差、为北向位置误差、δV_e为东向速度误差、δV_n为北向速度误差；观测变量Z_k为重力异常值，当检测到重力异常值输出时，按照如下的状态方程和量测方程进行重力异常卡尔曼滤波匹配：状态方程：X_k,k‑1＝Φ_k,k‑1X_k‑1+Γ_k,k‑1W_k‑1量测方程：Z_k＝H_kX_k+γ_k其中，X_k‑1和X_k,k‑1是状态变量在k‑1时刻的导航解算值和利用k‑1时刻的导航解算值预测k时刻的预测；状态转移矩阵Φ_k,k‑1是将连续的状态转移矩阵离散化得到的离散状态转移矩阵，其中H_x,H_y为水平阻尼网络的东向和北向的传递函数，为由阻尼捷联惯性导航系统解算得到的纬度位置，R为地球半径；观测矩阵为H_k＝[h_x h_y 0 0]，其中h_x,h_y为阻尼导航系统解算位置处的局部重力异常经纬度梯度，是利用导航系统解算出的位置在重力异常数据库的进行局部全平面线性拟合得到的；Γ_k,k‑1为噪声输入矩阵；W_k‑1,γ_k分别为系统噪声和观测噪声；步骤四：将重力异常值滤波匹配得到的经纬度误差和速度误差带入到捷联惯性导航的结算中对捷联惯性导航的结算进行修正，以提高系统的精度。