一种基于横坐标系的极区航行船舶捷联惯性导航系统重调方法

摘要

本发明的目的在于提供一种基于横坐标系的极区航行船舶捷联惯性导航系统重调方法，在t_n时刻，获得横经度位置误差和横纬度位置误差，并依此对系统位置误差进行重调，获得经纬度位置误差和航向误差与t_n时刻平台漂移角之间的关系；在t_n+1时刻再次观测，获取第二点的横经度位置误差和横纬度位置误差，并对系统位置误差再次进行重调，得到t_n+1时刻位置航向误差与陀螺漂移之间的关系；在t_n+2时刻第三次观测，获得第三点的横经度位置误差和横纬度位置误差，得到t_n+2时刻位置航向误差与陀螺漂移之间的关系；计算得到t_n+2时刻陀螺漂移和航向误差值，并将它们补偿到系统中，完成系统重调。本发明可有效解除传统综合校正方法中对舰船速度和航行方式的限制。

主权项

一种基于横坐标系的极区航行船舶捷联惯性导航系统重调方法，其特征是：（1）在第一个位置点t_n时刻，将外部测量设备测得的位置信息与惯性导航系统的位置信息输出值作差，得到第一点的横经度位置误差和横纬度位置误差后，并依此对系统位置误差进行重调，应用横坐标系下的P方程计算得到重调后第一位置点横经纬度位置航向误差与t_n时刻平台漂移角之间的关系式：P(t_n)=T(t_n)ψⁱ(t_n)其中i表示地心惯性坐标系，P(t_n)为t_n时刻的横经纬度位置误差和航向误差矩阵，ψⁱ(t_n)为t_n时刻地心惯性坐标系下的平台漂移角，T(t_n)为P(t_n)和ψⁱ(t_n)二者之间的坐标转换矩阵；（2）在第二个位置点t_n+1时刻再次观测，将外部测量设备测得的位置信息与惯性导航系统的位置信息输出值作差，得到第二点的横经度位置误差和横纬度位置误差并依此对系统位置误差进行重调，结合步骤（1），得到t_n+1时刻位置航向误差与陀螺漂移之间的关系P(t_n+1)=T(t_n+1)([T(t_n)]^‑1·P(t_n)+U(t_n+1‑t_n)·ε^b)其中，为矩阵在时刻t_n到t_n+1的积分，这里惯性坐标系下的ψ方程为平台漂移角和陀螺漂移的关系方程，其表达式为${\psi }^i\left(t\right)={\psi }^i\left(0\right)+\left({\int }_0^t{C}_b^i\mathrm{dt}\right){ϵ}^b$其中ψⁱ(t)表示t时刻惯性坐标系下的平台漂移角，ψⁱ(0)为初始平台漂移角，为载体坐标系与惯性坐标系的转换矩阵，ε^b为载体坐标系下的陀螺漂移；（3）在第三个位置点t_n+2时刻进行第三次观测，由外部测量设备测得的位置信息与惯性导航系统的位置信息输出值作差，得到第三点的横经度位置误差和横纬度位置误差由步骤（1）和步骤（2）得到的结果，得到t_n+2时刻位置航向误差与陀螺漂移之间的关系P(t_n+2)=T(t_n+2)([T(t_n+1)]^‑1·P(t_n+1)+U(t_n+2‑t_n+1)·ε^b)（4）由步骤（2）得到的t_n+1时刻横经纬度位置航向误差与陀螺漂移之间的关系以及由步骤（3）得到的t_n+2时刻横经纬度位置航向误差与陀螺漂移之间的关系，得到t_n+2时刻系统的陀螺漂移及航向误差：$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\delta K}\left(t_n\right)\\ {ϵ}_x^b\\ {ϵ}_y^b\\ {ϵ}_z^b\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}{l}_{11}& l_{12}& l_{13}& l_{14}\\ l_{21}& l_{22}& l_{23}& l_{24}\\ m_{11}{l}_{31}& m_{11}{l}_{32}+m_{12}& m_{11}{l}_{33}+m_{13}& m_{11}{l}_{34}+m_{14}\\ m_{21}{l}_{31}& m_{21}{l}_{32}+m_{22}& m_{21}{l}_{33}+m_{23}& m_{21}{l}_{34}+m_{24}\end{array}\right]}^{-1}·\left[\begin{array}{c}\delta \bar{\lambda }\left(t_{n+1}\right)\\ \delta \bar{L}\left(t_{n+1}\right)\\ \delta \bar{\lambda }\left(t_{n+2}\right)\\ \delta \bar{L}\left(t_{n+2}\right)\end{array}\right]$其中δK(t_n)为t_n时刻的航向误差；为陀螺漂移；l_ij，(i=1,2,3,4;j=1,2,3,4)为步骤（2）得到的位置航向误差与陀螺漂移之间的转换矩阵的元素；m_uv，(u=1,2,3,4;v=1,2,3,4)为步骤三得到的位置航向误差与陀螺漂移之间的转换矩阵的元素；将得到的横坐标系下的航向误差δK(t_n)以及陀螺漂移补偿到惯性导航系统中，即完成横坐标系下的捷联惯性导航系统的系统重调。