【技术实现步骤摘要】
一种基于相对位置信息的极区格网惯导/超短基线组合导航方法
本专利技术涉及一种基于格网坐标系的极区组合导航方法，尤其涉及一种基于相对位置信息的极区格网惯导/超短基线组合导航方法。
技术介绍
高精度导航技术是运载器极区工作与安全航行的重要前提。为了满足运载器极区导航信息全面性与连续性，通常采用格网惯导系统作为基础导航设备。格网惯导系统受到自身工作原理的制约，输出的导航信息中含有周期性振荡误差与随时间积累的稳态误差，为了获得更高精度的导航信息，格网惯导/多普勒组合导航技术并应用于极区导航。格网惯导/多普勒组合导航系统可以有效抑制周期性振荡误差，但位置误差仍然随时间积累，因此，为了有效抑制随时间积累的定位误差，格网惯导/超短基线组合导航方法可以通过采用相对位置信息进行滤波估计，提高导航精度，满足载体高精度定位需求，具有重要的工程应用价值。惯导/超短基线组合导航技术已经在非极区得到广泛应用，但应用与中低纬度的惯导/超短基线组合导航系统以指北地理坐标系为导航坐标系，当工作于极区时，会因为经线收敛引发定位定向难题，无法应用于极区。此外，传统惯导/超短基线组合导航技术以经纬度作为...
【技术保护点】
1.一种基于相对位置信息的极区格网惯导/超短基线组合导航方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：选取格网坐标系为导航坐标系，将格网惯导系统安装至载体并启动预热；步骤二：惯性导航系统为主导航系统，引入超短基线定位系统，构建组合导航设备；步骤三：超短基线定位设备包括安装在载体上的水听器声学测量基阵以及已知位置的声信标，水听器声学测量基阵构成基阵坐标系，超短基线定位系统可以输出测量基阵与声信标之间的相对位置信息，包括俯仰角α、方位角β以及斜距R；步骤四：格网惯导系统通过陀螺仪与加速度计测量运载体的线运动与角运动信息，输出格网坐标系下的运载体姿态、速度信息
【技术特征摘要】
1.一种基于相对位置信息的极区格网惯导/超短基线组合导航方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：选取格网坐标系为导航坐标系，将格网惯导系统安装至载体并启动预热；步骤二：惯性导航系统为主导航系统，引入超短基线定位系统，构建组合导航设备；步骤三：超短基线定位设备包括安装在载体上的水听器声学测量基阵以及已知位置的声信标，水听器声学测量基阵构成基阵坐标系，超短基线定位系统可以输出测量基阵与声信标之间的相对位置信息，包括俯仰角α、方位角β以及斜距R；步骤四：格网惯导系统通过陀螺仪与加速度计测量运载体的线运动与角运动信息，输出格网坐标系下的运载体姿态、速度信息以及地心地固坐标系下的载体位置坐标Re＝[xyz]T，以格网惯导输出信息解算测量基阵与声信标之间的相对位置信息[αSβSRS]；步骤五：设计格网惯性导航系统状态模型；步骤六：设计超短基线定位系统状态模型，以超短基线定位系统相对位置信息误差[δαUδβU]T、测距因子误差δKU以及超短基线安装误差ψU为超短基线状态量：xUSBL＝[δαUδβUδKUψU]T；超短基线定位系统状态模型为：其中，FUSBL＝diag(-1/τα-1/τβ0000)为超短基线系统转移矩阵，τα、τβ为一阶马尔科夫过程相关时间，BUSBL＝[I2×204×2]T为噪声转移矩阵；步骤七：基于相对位置信息，建立格网惯导/超短基线组合导航系统模型：其中，系统状态量为：X＝[xSINSxDVLxUSBL]T，系统转移矩阵为：系统噪声转移矩阵为：步骤八：以[αSβSRS]表示惯导系统输出信息解算得到的相对位置信息，[αUβURU]表示超短基线定位系统输出的相对位置信息；步骤九：滤波器获取格网惯导系统与多普勒计程仪数据后进行滤波估计，步骤十：利用步骤九得到的导航误差估计值对格网惯导系统进行校正，格网惯导/超短基线组合导航系统连续实时的输出校正后的高精度载体姿态、速度和位置误差，直至极区导航任务结束。2.根据权利要求1所述的一种基于相对位置信息的极区格网惯导/超短基线组合导航方法，其特征在于：步骤四具体包括：以表示格网惯导输出信息解算得到的超短基线水听器基阵坐标系下声信标r的位置坐标：其中，b表示载体坐标系，u表示超短基线水听器基阵坐标系，G表示格网坐标系，g表示地理坐标系，e表示地心地固坐标系，表示b系到u系的坐标转换矩阵，表示G系到b系的坐标转换矩阵，表示g系到G系的坐标转换矩阵，表示e系到g系的坐标转换矩阵，由惯性导航系统更新并提供；已知位置的声信标在地心地固坐标系下的位置坐标，由格网惯导系统解算得到的载体坐标系在地心地固坐标系下的位置坐标，与是载体坐标系与基阵...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵琳，康瑛瑶，刘佳鑫，黄卫权，程建华，王诺，张海月，
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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