【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波的MEMS捷联惯导初 始对准方法
本专利技术属于导航领域，具体涉及一种对量测噪声统计特性不确定的MEMS捷联惯 导初始对准方法。
技术介绍
微机械电子系统（Micro Electronic Mechanical System-MEMS)，又简称为微机 电系统，是采用纳米技术加工出的新一代微型机电装置。它以硅半导体材料为加工对象，采 取专用集成电路制造技术加工出的外形尺寸在毫米量级的具有驱动、控制和信号处理功能 的微型器件。MEMS惯性测量单元是一种包含三轴MEMS陀螺和三轴MEMS加速度计的惯性测 量装置，其中陀螺和加速度计的三个轴相互垂直，符合右手定则。鉴于MEMS具有体积小、重 量轻、功耗少、成本低、集成化程度高等优点，其将拥有更广阔的工程应用前景，尤其对于微 小型运载体的导航、制导与姿态控制具有重要意义。 初始对准是捷联惯导系统中的关键技术之一，其对准时间和精度直接影响惯导系 统的工作性能，捷联惯导系统初始对准的主要目的是建立姿态矩阵的初始值。初始对准过 程主要包括粗对准和精对准两个阶段，首先用利用解析法粗略估计出失准角的大小，其次， 建立误差状态方程，由于MEMS惯性器件精度不高，在粗对准结束时航向误差角比较大，因 此初始对准误差状态方程是非线性的，最后，利用滤波最优估计方法精确估计出失准角的 大小从而实现精对准。 CDKF(Central difference Kalman filter)滤波器的基础是中心差分变换，利用 插值理论的非线性变换方法，求解随机变量的均值和方差等统计量...
【技术保护点】
一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波的MEMS捷联惯导初始对准方法,其特征在于：(1)利用GPS确定载体的初始经度、纬度；(2)采集MEMS加速度计输出的加速度数据和磁强计输出的磁场强度数据，利用解析法进行粗对准，得到初始矩阵确定载体姿态信息即纵摇角、横摇角、航向角，其中b代表载体坐标系，n′代表计算导航坐标系；(3)选取滤波初始值x^0=E[x0],P0=E[(x0-x^0)(x0-x^0)T]]]>其中x0为状态变量的初值,P0为状态变量的初始误差协方差矩阵；(4)采集MEMS陀螺仪输出的角速度数据和MEMS加速度计输出的加速度数据；(5)利用自适应中心差分卡尔曼滤波方法进行滤波，估计出平台失准角；(6)利用步骤(5)估计出来的平台失准角修正MEMS捷联惯导系统的初始矩阵得到精确的初始矩阵即完成精确的初始对准，其他中n代表导航坐标系。
【技术特征摘要】
1. 一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波的MEMS捷联惯导初始对准方法，其特征在 于： (1) 利用GPS确定载体的初始经度、纬度； (2) 采集MEMS加速度计输出的加速度数据和磁强计输出的磁场强度数据，利用解析法 进行粗对准，得到初始矩阵(〇)，确定载体姿态信息即纵摇角、横摇角、航向角，其中 表载体坐标系，η'代表计算导航坐标系； (3) 选取滤波初始值 元=可-\]，C =厂[(? -元)(-\ -元)'] 其中Xtl为状态变量的初值，Pq为状态变量的初始误差协方差矩阵； (4) 采集MEMS陀螺仪输出的角速度数据和MEMS加速度计输出的加速度数据； (5) 利用自适应中心差分卡尔曼滤波方法进行滤波，估计出平台失准角； (6) 利用步骤（5)估计出来的平台失准角修正MEMS捷联惯导系统的初始矩阵Cf(O)， 得到精确的初始矩阵C：(〇)，即CT(O) = C^qf(O)，完成精确的初始对准，其他中η代表导航 坐标系。2. 根据权利要求1所述的一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波的MEMS捷联惯导初始 对准方法，其特征在于：所述的初始矩阵Θ(Ι是纵摇角，Y (I是横摇角，科!是航向角。3. 根据权利要求2所述的一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波的MEMS捷联惯导初始 对准方法，其特征在于：所述的状态变量包括坐标系三个方向的失准角以及坐标系水平方 向的速度误差。4. 根据权利要求3所述的一种基于自适应中心差分卡尔曼滤波的MEMS捷联惯导初始 对准方法，其特征在于，所述的步骤（5)包括： (5. 1)确定权值：其中h为中心差分步长，为高斯分布，最优估计值为m为系统状态变量的维数； (5....
【专利技术属性】
技术研发人员：王通达，宋春雨，李美玲，徐英蛟，刘萍，于天琦，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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