六参数椭球概率误差描述导航落点精度的估计方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法及系统，即通过椭球的三个轴半径和沿三个坐标轴旋转角度来描述三维空间的落点精度。根据惯性导航系统空中落点的分布特征参数，即落点在空间沿三个正交方向的位置误差的标准差和三者之间的相关系数，通过三次坐标轴旋转变换后建立一个新坐标系，旋转后的落点分布由方向相关转为非相关，并且覆盖了三维空间50％的落点概率，得到的椭球体积最小。相对于传统方法，六参数椭球概率误差模型能够更加精准地表达三维空间中落点位置的方向不均匀性和方向相关性，并给出了一般性通用表达式，对弹道导弹和惯性导航与制导系统在三维空中目标打击与制导的精度评估具有非常好的实际指导意义。

Estimation method and system of navigation point accuracy based on six parameter ellipsoidal probability error

The invention discloses a method and a system for estimating the accuracy of an inertial navigation landing point described by a six-parameter ellipsoid probability error, that is, the accuracy of a landing point in three-dimensional space is described by the three axis radius of the ellipsoid and the rotation angle along three coordinate axes. According to the characteristic parameters of the distribution of the landing point in the air of the inertial navigation system, i.e. the standard deviation of the position error of the landing point along three orthogonal directions in space and the correlation coefficient between them, a new coordinate system is established by the rotation transformation of the cubic coordinate axis. The distribution of the landing point after rotation changes from the direction correlation to the non-correlation and covers three parts. The probability of falling point of dimension 50% is the smallest volume of ellipsoid. Compared with the traditional method, the six-parameter ellipsoid probabilistic error model can more accurately express the directional inhomogeneity and directional correlation of the landing point position in three-dimensional space, and give the general general expression. It has non-uniformity for the accuracy evaluation of ballistic missile and inertial navigation and guidance system in three-dimensional air target attack and guidance. Constant good practical guidance.

【技术实现步骤摘要】
六参数椭球概率误差描述导航落点精度的估计方法及系统
本专利技术属于惯性导航系统精度估计领域，尤其涉及一种六参数椭球概率误差描述导航落点精度的估计方法及系统。
技术介绍
现阶段评估三维空间惯性导航系统精度的常用方法，一种是将三维信息折合成二维，即降维处理，存在信息缺失问题；另一种采用球概率误差(SEP,SphericalErrorProbable)，即落点位置落入以散布中心为球心的某个球内的概率为50％时的圆球的半径R称为SEP。球概率误差的方法可解决三维空间中落点在不同方向上的近似均匀且独立分布的情形。当落点分布不均匀且独立分布时，若对精度评估要求不高，可进行近似转化，即将各方向不均匀分布整合为均匀分布；另一种更为一般的方法是采用椭球概率误差模型评估三维空间落点精度。等标准误差和零均值的球概率误差SEP空中落点精度评估具体方法如下所示：1.建立满足落点位置落入以散布中心为球心的球内的概率为50％的积分方程，为运算简便，采用极坐标形式，如下概率积分有2.当三个方向的标准方差相等时，即σx＝σy＝σz＝σ，上式变成3.针对上式积分没有精确表达式的情况，给出了以下的求解方法：(1)一种方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)利用惯性导航系统得到运载体n个落点位置，n个落点位置的集合设为落点域；(2)根据落点域得到落点域中心的坐标O，统计落点位置与落点域中心沿三个正交方向的位置偏差，并建立直角坐标系OXYZ，使位置偏差所沿的三个正交方向分别对应直角坐标系的OX、OY和OZ轴，并计算得到三个方向的位置误差标准差σx、σy和σz以及三者之间的相关系数；(3)以原点O为旋转中心，依次绕坐标轴Y、X和Z轴旋转φy，φx和γ角度，建立一个新坐标系OX′Y′Z′，并根据三次坐标轴旋转变换矩阵P和原始落点位置协方差矩阵A得到新坐标系...

【技术特征摘要】
1.一种六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)利用惯性导航系统得到运载体n个落点位置，n个落点位置的集合设为落点域；(2)根据落点域得到落点域中心的坐标O，统计落点位置与落点域中心沿三个正交方向的位置偏差，并建立直角坐标系OXYZ，使位置偏差所沿的三个正交方向分别对应直角坐标系的OX、OY和OZ轴，并计算得到三个方向的位置误差标准差σx、σy和σz以及三者之间的相关系数；(3)以原点O为旋转中心，依次绕坐标轴Y、X和Z轴旋转φy，φx和γ角度，建立一个新坐标系OX′Y′Z′，并根据三次坐标轴旋转变换矩阵P和原始落点位置协方差矩阵A得到新坐标系OX′Y′Z′下的三个沿坐标轴方向的位置标准方差σx’、σy’和σz’；(4)根据步骤(3)得到的三个方向的位置标准方差σx’、σy’和σz’，在OXYZ坐标系下，以原点O为中心，以1.539σx’、1.539σy’和1.539σz’为三个轴半径，绘制一个椭球，再分别绕坐标轴Y、X和Z轴旋转φy，φx和γ角，该椭球覆盖n/2个运载体落点位置；(5)根据步骤(4)绘制的椭球得到该惯性导航系统相关三维的六参数描述的落点精度ESEP＝(1.539σx’，1.539σy’，1.539σz’，φx，φy，γ)。2.根据权利要求1所述的六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法，其特征在于：在步骤(3)中，位置标准方差σx’为：其中，ρxy为位置误差标准差σx和位置误差标准差σy之间的相关系数，ρxz为位置误差标准差σx和位置误差标准差σz之间的相关系数，ρyz为位置误差标准差σy和位置误差标准差σz之间的相关系数。3.根据权利要求1所述的六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法，其特征在于：在步骤(3)中，位置标准方差σy’为：其中，ρxy为位置误差标准差σx和位置误差标准差σy之间的相关系数，ρxz为位置误差标准差σx和位置误差标准差σz之间的相关系数，ρyz为位置误差标准差σy和位置误差标准差σz之间的相关系数。4.根据权利要求1所述的六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法，其特征在于：在步骤(3)中，位置标准方差σz’为：其中，ρxy为位置误差标准差σx和位置误差标准差σy之间的相关系数，ρxz为位置误差标准差σx和位置误差标准差σz之间的相关系数，ρyz为位置误差标准差σy和位置误差标准差σz之间的相关系数。5.根据权利要求1所述的六参数椭球概率误差描述惯性导航落点精度的估计方法，其特征在于：在步骤(3)中，三次坐标轴旋转变换矩阵P的公式如下：其中，P为三次坐标轴旋转矩阵；φy为沿Y轴方向旋转的角度，φx为沿X轴方向旋转的...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宗康，高荣荣，周姣，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11