基于重力场模型的垂线偏差补偿方法技术

本发明专利技术针对现有惯性导航系统精度受到垂线偏差影响而降低的问题，公开了一种基于重力场模型的垂线偏差补偿方法，属于惯性导航技术领域。本发明专利技术通过所述标定、计算正常重力矢量、由重力场模型计算垂线偏差、根据垂线偏差计算补偿后的重力矢量、初始对准和导航解算等步骤，补偿了垂线偏差对惯性导航系统的影响，提高了惯性导航定位精度，本发明专利技术步骤简单、易于实现，可在不增加额外的硬件成本的条件下减弱垂线偏差对惯性导航影响，提升惯性导航系统精度。

Compensation method of vertical line deviation based on gravity field model

Aiming at the problem that the accuracy of the existing inertial navigation system is affected by the plumb line deviation, the invention discloses a vertical line deviation compensation method based on the gravity field model, which belongs to the field of inertial navigation technology. The present invention through the calibration, the calculation of normal gravity vector, and by calculating the deflection of the vertical gravity field model based on the initial alignment of the gravity vector and vertical deviation calculation after compensation and the navigation solution steps, the compensation effect of vertical deflection of the inertial navigation system, improves the precision of inertial navigation and positioning, the process of the present invention is simple and easy to realize. Can, at no additional hardware cost under the condition of less influence on the deflection of the vertical inertial navigation, enhance the precision of inertial navigation system.

【技术实现步骤摘要】
基于重力场模型的垂线偏差补偿方法
：本专利技术涉及重力辅助惯性导航技术，特别是涉及一种基于重力场模型的垂线偏差补偿方法，属于惯性导航领域。
技术介绍
：惯性导航系统(InertialNavigationSystem,INS)具有高精度、全天候、完全自主的优点，广泛地应用于航空、航天、舰船及地面车辆导航。垂线偏差所引起的水平重力扰动是惯性导航系统的主要误差源之一，对惯性导航系统的姿态测量精度、速度测量精度及定位精度有较大影响，特别是在长时间的惯性导航中表现尤为明显，垂线偏差引起惯性导航误差的原因在于定义导航坐标系时，假设的重力垂线方向(参考椭球的法线方向)与真实的重力垂线方向不一致，两者方向的差异正是垂线偏差。针对垂线偏差进行补偿以提高惯性导航系统精度是当前惯性导航
的研究热点，垂线偏差补偿方法主要分为两类：基于垂线偏差实时测量数据的补偿方法和基于重力场模型的垂线偏差补偿方法。基于垂线偏差实时测量数据的补偿方法的原理是通过重力梯度仪或重力矢量仪实时测量垂线偏差，并将其补偿到惯性导航解算中以提高惯性导航系统精度，但重力梯度仪、重力矢量仪的使用受成本、获取渠道等诸多条件限制，难以广泛本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于重力场模型的垂线偏差补偿方法，其特征在于包含以下步骤：步骤S1：惯性导航系统工作前，通过高精度三轴转台对惯性导航系统进行标定，精确地估计出加速度计零偏，并在加速度计输出数据中扣除零偏；步骤S2：定义导航系n和n′，其中n表示以参考椭球法线为垂向建立的导航坐标系，n′表示以真实重力为垂向建立的导航坐标系；使惯性导航系统处于静止状态，根据惯性导航系统的初始纬度L0、初始经度λ0和初始高度h0，使用正常重力模型计算初始位置处的标量正常重力值，以此构建未经过垂线偏差补偿的重力矢量

【技术特征摘要】
1.基于重力场模型的垂线偏差补偿方法，其特征在于包含以下步骤：步骤S1：惯性导航系统工作前，通过高精度三轴转台对惯性导航系统进行标定，精确地估计出加速度计零偏，并在加速度计输出数据中扣除零偏；步骤S2：定义导航系n和n′，其中n表示以参考椭球法线为垂向建立的导航坐标系，n′表示以真实重力为垂向建立的导航坐标系；使惯性导航系统处于静止状态，根据惯性导航系统的初始纬度L0、初始经度λ0和初始高度h0，使用正常重力模型计算初始位置处的标量正常重力值，以此构建未经过垂线偏差补偿的重力矢量向量上标n表示该向量投影在导航系n；步骤S3：根据惯性导航系统的初始纬度L0、初始经度λ0和初始高度h0，使用EGM2008重力场球谐函数模型计算垂线偏差的北向分量ξ和东向分量η；步骤S4：将步骤S2所述未经垂线偏差补偿的正常重力矢量绕旋转轴转动角度θ后，得到垂线偏差补偿后的重力矢量通过以下步骤实现：步骤S41:根据步骤S3所述ξ和η，计算转动轴其中步骤S42：计算转动角度步骤S43：由转动轴和转动角度θ构建垂线偏差补偿旋转四元数Q＝[q0q1q2q3]T，其中，步骤S44：由垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：铁俊波，练军想，吴美平，曹聚亮，蔡劭琨，王林，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43