基于改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法技术

本发明专利技术属于惯性导航领域，具体涉及一种基于改进的Sage‑Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法。本发明专利技术通过向系统过程噪声中注入白噪声以补偿挠曲变形产生的干扰误差，结合以格林威治子午线为航向参考线的格网坐标系下的导航误差方程，设计了一种极区环境下传递对准挠曲变形的噪声补偿法，采用“速度+姿态”的匹配方式，利用改进的Sage‑Husa自适应卡尔曼滤波解算，估计出子惯导系统的姿态失准角和速度误差值，完成了传递对准。该方法解决了极区环境下因挠曲变形建模补偿而导致的计算量大和鲁棒性差等问题，提高了极区传递对准精度和适用性。

Noise Compensation Method for Polar Transfer Alignment Deformation Based on Improved Sage-Husa Adaptive Kalman Filter

The invention belongs to the field of inertial navigation, in particular to a noise compensation method based on improved Sage Husa adaptive Kalman filter for polar transfer alignment deflection. By injecting white noise into the process noise of the system to compensate the disturbance error caused by the deflection deformation, and combining with the navigation error equation in the grid coordinate system with the Greenwich meridian as the heading reference line, a noise compensation method for the transfer alignment deflection in polar region environment is designed. The matching method of \speed + attitude\ is adopted, and the improved Sage Husa adaptive card is used. The attitude misalignment angle and velocity error of the sub-inertial navigation system are estimated by Erman filtering, and the transfer alignment is completed. This method solves the problems of large computation and poor robustness caused by flexural deformation modeling compensation in polar region environment, and improves the accuracy and applicability of transfer alignment in polar region.

【技术实现步骤摘要】
基于改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法
本专利技术属于惯性导航领域，具体涉及一种基于改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法。
技术介绍
初始对准作为捷联惯性导航关键技术之一，是捷联惯导系统进行导航的前提，其精度直接影响到系统的导航精度。为了缩短对准时间和提高对准精度，对于大型船舶的附属航行器与工作船，其初始对准一般不采用自主式对准方法，而是采用传递对准的方式实现其初始对准，通过估计出主、子惯导之间的失准角，达到借助高精度主惯导系统信息完成低精度子惯导系统初始对准的目的。当前主流的导航方式是基于地理坐标系的指北方位导航方法，但是经线随着纬度升高极剧收敛，其在极地地区存在计算溢出和导航误差放大等问题，因此在极区对导航系统力学编排采用格网系下的力学编排。同时，在恶劣的极区海况下，受强风、巨浪和海洋暗流等干扰，以及载体本身发动机振动等因素影响，船舶会发生一定程度的挠曲变形，对传递对准的速度和精度产生不利影响。当前大多数研究采用的是模型补偿法，其模型为白噪声驱动的马尔可夫过程，但是该补偿法会增加滤波模型的维度，加重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进的Sage‑Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、子惯导系统启动、预热；步骤2、子惯导系统利用主惯导系统发送的导航参数完成一次装订；步骤3、子惯导系统进行惯导解算，同步采集主、子惯导系统在格网系下输出的速度和姿态信息，依据主惯导解算信息补偿动态挠曲杆臂速度，并以经过杆臂速度补偿的速度误差和姿态误差构成观测量；步骤4、向系统的过程噪声中注入白噪声，借助二阶马尔可夫过程的谱密度确定白噪声的谱密度，并对姿态误差方程、速度误差方程和动态挠曲杆臂模型重新改写；步骤5、依据格网系下的导航力学编排，结合格网导航误差方程，采用“速度...

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、子惯导系统启动、预热；步骤2、子惯导系统利用主惯导系统发送的导航参数完成一次装订；步骤3、子惯导系统进行惯导解算，同步采集主、子惯导系统在格网系下输出的速度和姿态信息，依据主惯导解算信息补偿动态挠曲杆臂速度，并以经过杆臂速度补偿的速度误差和姿态误差构成观测量；步骤4、向系统的过程噪声中注入白噪声，借助二阶马尔可夫过程的谱密度确定白噪声的谱密度，并对姿态误差方程、速度误差方程和动态挠曲杆臂模型重新改写；步骤5、依据格网系下的导航力学编排，结合格网导航误差方程，采用“速度+姿态”的匹配方式，建立格网系下的系统状态方程和量测方程；步骤6、利用改进的Sage-Husa滤波对设计的格网坐标系下的状态方程、量测方程和构造的量测量进行解算，估算出子惯导系统的姿态失准角、速度的状态估算值，完成传递对准。2.根据权利要求1所述一种基于改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波的极区传递对准挠曲变形的噪声补偿方法，其特征在于：步骤2中所述导航参数包括速度、姿态矩阵和位置信息。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：程建华，蔡静，范世龙，董萍，刘佳鑫，
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