一种双惯导联合旋转调制导航与在线相对性能评估方法

摘要

本发明针对惯导性能在线评估的问题，公开了一种双惯导联合旋转调制导航与在线相对性能评估方法。本发明通过坐标系定义、联合旋转调制策略编排、联合系统状态方程确定、量测方程确定和卡尔曼滤波的步骤，实现了惯导性能的在线评估，提高了多套惯导系统间信息融合的效果。本发明可用于长航时高精度导航条件下惯导系统相对性能的评估及惯导系统故障的诊断，对于长航时条件下导航精度的保证具有积极意义。

主权项

一种双惯导联合旋转调制导航与在线相对性能评估方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：坐标系定义，定义导航坐标系(n系)为当地水平地理坐标系，坐标轴分别指向北向‑东向‑地向(N‑E‑D)，载体坐标系(b系)坐标轴分别沿载体的横滚轴‑俯仰轴‑偏航轴(前‑右‑下)，惯导系统1、2的惯性测量单元(IMU)坐标系分别为s₁、s₂，坐标轴指向同载体坐标系定义；步骤二：联合旋转调制策略编排，惯导系统1、2分别绕方位轴进行4位置8次序旋转调制转位，转位规律不同；步骤三：联合系统状态方程确定，取惯导系统1与惯导系统2的姿态误差、速度误差、位置误差的状态差为联合系统状态，16个误差状态为：x＝[(φ_N1‑φ_N2) (φ_E1‑φ_E2) (φ_D1‑φ_D2) (δv_N1‑δv_N2) (δv_E1‑δv_E2)(δL₁‑δL₂) (δλ₁‑δλ₂) ε_x1 ε_y1 ε_x2 ε_y2 (ε_z1‑ε_z2) ▽_x1 ▽_y1 ▽_x2 ▽_y2]^T   (1)即x＝[φ_N12 φ_E12 φ_D12 δv_N12 δv_E12 δL₁₂ δλ₁₂ε_x1 ε_y1 ε_x2 ε_y2 ε_z12 ▽_x1 ▽_y1 ▽_x2 ▽_y2]^T其中，上标T表示向量或矩阵的转置，φ_N12＝(φ_N1‑φ_N2)、φ_E12＝(φ_E1‑φ_E2)、φ_D12＝(φ_D1‑φ_D2)分别为惯导系统1与惯导系统2的姿态误差向量的差值，δv_N12＝(δv_N1‑δv_N2)、δv_E12＝(δv_E1‑δv_E2)分别为惯导系统1与惯导系统2的北向、东向速度误差的差值，δL₁₂＝(δL₁‑δL₂)、δλ₁₂＝(δλ₁‑δλ₂)分别为惯导系统1与惯导系统2的纬度、经度误差的差值，ε_x1、ε_x2、ε_y1、ε_y2分别为惯导系统1与惯导系统2的IMU对应水平坐标轴的陀螺常值漂移，ε_z12＝(ε_z1‑ε_z2)为惯导系统1与惯导系统2的IMU对应天向坐标轴的陀螺常值漂移之差(绕方位轴单轴旋转时，水平加表零偏、陀螺常值漂移可分离，但天向的陀螺常值漂移不可分离)，▽_x1、▽_x2、▽_y1、▽_y2分别为惯导系统1与惯导系统2的IMU对应水平坐标轴的加表常值零偏，根据联合系统状态确定联合系统状态方程；步骤四：量测方程确定，扣除安装位置误差以及杆臂造成的速度误差，在缺少外界参考信息条件下，取1s更新一次的惯导系统1、2的速度和位置之差为相应的量测量，量测量为：z(t)＝[δv_N1‑δv_N2 δv_E1‑δv_E2 δL₁‑δL₂ δλ₁‑δλ₂]^T   (2)其中，为惯导系统1、2的北向速度差值，为惯导系统1、2的东向速度差值，为惯导系统1、2的纬度差值，为惯导系统1、2的经度差值，根据量测状态确定量测方程；步骤五：卡尔曼滤波，根据联合系统状态方程、量测方程构建卡尔曼滤波器，1s进行一次量测更新，对两套惯导系统各自的陀螺、加表零偏进行估计；步骤六：惯导性能在线评估，根据陀螺、加表零偏的估计值对惯导系统1、2的相对性能进行评估，零偏小的系统作为优选系统。