一种SINS/CNS深组合导航系统及其实现方法

摘要

本发明公开了一种SINS/CNS深组合导航系统及其实现方法，导航系统包括捷联惯导系统、天文导航系统、组合导航滤波器、惯导姿态量测信息构造单元；实现方法包括步骤一、大视场星敏感器辅助捷联惯性导航系统获得高精度的数学水平基准；步骤二、基于数学水平基准进行CNS定位；步骤三、建立SINS/CNS深组合系统状态模型和量测模型；步骤四：组合导航系统信息融合；步骤五、SINS与CNS相互辅助实现高精度定位；本发明利用星敏感器高精度姿态信息辅助SINS，得到高精度SINS捷联矩阵作为数学水平基准用于CNS定位，在此基础上，利用CNS位置、姿态对SINS进行全面校正，实现SINS/CNS深组合，最终达到高精度定位导航。

主权项

1.一种SINS/CNS深组合导航系统，其特征在于，包括捷联惯导系统、天文导航系统、组合导航滤波器、惯导姿态量测信息构造单元；捷联惯性导航系统包括惯性测量组件和导航解算单元；惯性测量组件测得载体相对于惯性空间的角速度和比力，将得到的载体角速度和比力信息传送给导航解算单元，导航解算单元根据惯性测量组件传输的信息通过力学编排算法实时计算出载体的位置信息纬度L_I及经度λ_I、速度和姿态；导航解算单元将载体的位置信息L_I，λ_I输入到组合导航滤波器中，将当前导航时间t、载体的位置L_I，λ_I和姿态输入到惯导姿态量测信息构造单元中，导航解算单元还将SINS捷联矩阵作为数学水平基准输入至天文导航系统中的量测高度角计算单元，将载体的位置信息L_I，λ_I输入到天文导航系统中的解析高度差定位模块；天文导航系统包括大视场星敏感器、多矢量定姿单元、量测高度角计算单元和解析高度差定位模块；大视场星敏感器同一时刻能够观测得到三颗及三颗以上恒星的星光矢量信息，并将得到的观测信息分别提供给多矢量定姿单元及量测高度角计算单元；多矢量定姿单元对接收到的星光矢量信息进行处理，得到载体相对惯性空间的姿态信息并将确定的载体惯性姿态信息输入到组合导航滤波器中；量测高度角计算单元利用星敏感器传输的星光矢量信息及导航解算单元提供的数学水平基准，得到恒星相对地平面的量测高度角H₀，并将高度角量测信息输入至解析高度差定位模块；解析高度差定位模块根据量测高度角计算单元传输的恒星高度角信息及导航解算单元提供的载体位置信息L_I，λ_I，得到天文定位的载体纬度L_C、经度λ_C，并将天文定位结果L_C，λ_C作为量测信息输入到组合导航滤波器；惯导姿态量测信息构造单元根据导航解算单元传输的导航参数，得到惯导姿态量测信息，所述的惯导姿态量测信息为捷联惯性导航系统确定的从地心赤道惯性坐标系转换到载体坐标系的方向余弦矩阵惯导姿态量测信息构造单元将得到的惯导姿态量测信息提供给组合导航滤波器；组合导航滤波器根据导航解算单元、多矢量定姿单元、解析高度差定位模块、惯导姿态量测信息构造单元分别提供的SINS位置信息L_I，λ_I、CNS姿态量测信息CNS定位结果L_C，λ_C和惯导姿态量测信息通过卡尔曼滤波处理，对捷联惯性导航系统的导航参数和惯性测量组件的误差进行估计，并将其反馈回SINS导航解算单元中，对相应的误差进行校正和补偿。