一种应用于弹上惯组的在线标定方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其包括：载体沿规划的运行路径运行，得到组数相同的若干组卫星接收机输出信息和惯组脉冲输出信息；在载体运行完毕后，根据获取的初始导航信息和第一组惯组脉冲输出信息得到第一组纯惯性导航信息并滤波时间更新；在第一组纯惯性导航信息和滤波时间更新结束时，根据第一组卫星接收机输出信息构建观测方程并进行滤波量测更新，得到弹上惯组在当前组的状态估计；根据下一组卫星接收机输出信息和下一组惯组脉冲输出信息，重复以上步骤，计算得到下一组的状态估计，直至计算完成所有组的状态估计；根据最后一组的状态估计修正基础标定参数并更新，多次重复执行，获取最终的基础标定参数，完成在线标定。

An On-line Calibration Method for Missile Inertial Unit

【技术实现步骤摘要】
一种应用于弹上惯组的在线标定方法
本专利技术涉及航空航天捷联惯性导航
，具体涉及一种应用于弹上惯组的在线标定方法。
技术介绍
捷联惯性导航系统具有反应时间短、可靠性高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于飞机、舰船、导弹等军用和民用导航领域，具有重要的国防意义和巨大的经济效益。惯性测量组合的标定技术是惯性导航领域的核心技术之一，是一种对误差的辨识技术，即建立惯性器件和惯导系统的误差模型，通过一系列的试验求解出误差模型中的误差项，进而通过软件算法对误差进行补偿。惯性测量组合的标定结果好坏直接影响捷联惯性导航系统的精度。惯性测量组合是捷联惯性导航系统的核心部件，一般而言，主要由3个加速度计和3个陀螺组成。惯性测量组合标定方法一般为分立式标定、系统级标定；而分立式标定、系统级标定作为传统标定方法，需要将弹上惯组拆卸下来，在试验室内专门的转台上进行标定，且标定时间长。当前分立式标定和系统级标定方法的研究已经非常成熟，在导弹发射车运输过程中或者空面弹载机挂飞过程中完成惯组的在线标定，无需将惯组拆卸下来到转台上标定，可以节约大量人力物力，而成为我们的研发重点。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种应用于弹上惯组的在线标定方法，该方法对载体的运行轨迹进行适当规划运行后，即可完成对弹上惯组的在线标定，极大减少传统标定方法所需的人力物力。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种应用于弹上惯组的在线标定方法，所述在线标定方法包括：步骤1：根据预设的基础标定参数对载体中的弹上惯组进行初始对准，获取所述弹上惯组的初始导航信息；步骤2：规划所述载体的运行路径，所述载体沿规划的运行路径运行，并持续间隔获取卫星接收机输出信息、以及所述弹上惯组的惯组脉冲输出信息，依次得到组数相同的若干组卫星接收机输出信息和惯组脉冲输出信息；步骤3：在载体运行完毕后，根据获取的初始导航信息和第一组惯组脉冲输出信息得到第一组纯惯性导航信息以及进行滤波时间更新；步骤4：在第一组纯惯性导航信息以及滤波时间更新结束时，根据第一组纯惯性导航信息和第一组卫星接收机输出信息构建观测方程并进行滤波量测更新，完成第一组数据的结算，得到所述弹上惯组在当前组的状态估计；步骤5：根据当前组的状态估计、下一组卫星接收机输出信息和下一组惯组脉冲输出信息，重复步骤3～4，计算得到下一组的状态估计，直至计算完成所有组的状态估计；步骤6：根据最后一组的状态估计修正所述基础标定参数，得到新的基础标定参数；步骤7：将新的所述基础标定参数循环反馈至步骤3中，多次重复执行步骤3～步骤6，获取最终的基础标定参数，完成在线标定。在上述技术方案的基础上，所述基础标定参数包括：加速度计零偏、加速度计标度因数误差、陀螺零偏、陀螺标度因数误差。在上述技术方案的基础上，所述间隔获取卫星接收机输出信息的频率和间隔获取惯组脉冲输出信息的频率不同；所述步骤2的具体步骤包括：规划所述载体的运行路径，所述载体沿规划的运行路径运行；间隔单位时间获取一个卫星接收机输出信息，将其作为一组卫星接收机输出信息，且在该单位时间内获取多个惯组脉冲输出信息，将该单位时间内获取到的多个惯组脉冲输出信息作为一组惯组脉冲输出信息；运行一段时间后，依次得到若干组卫星接收机输出信息和对应的若干组惯组脉冲输出信息；所述步骤3的步骤包括：在载体运行之后，根据获取的所述初始导航信息和第一组所述惯组脉冲输出信息进行纯惯性导航计算得到第一组纯惯性导航信息。在上述技术方案的基础上，所述步骤3的具体步骤包括：在载体运行之后，根据获取的所述初始导航信息和第一组所述惯组脉冲输出信息中的所有惯组脉冲输出信息，对获取的第一组所述惯组脉冲输出信息中的所有所述惯组脉冲输出信息依次进行纯惯性导航计算，并构建卡尔曼滤波时间更新模型，以最后一次纯惯性导航计算的结果作为第一组纯惯性导航信息。在上述技术方案的基础上，多个所述惯组脉冲输出信息的获取频率为100Hz；多个所述卫星接收机输出信息的获取频率为10Hz。在上述技术方案的基础上，所述步骤4的具体步骤包括：将所述第一组纯惯性导航信息换算为所述弹上惯组在地球坐标系下的第一组载体导航信息；根据第一组所述载体导航信息和第一组所述卫星接收机输出信息构建观测向量Zk；构建量测更新模型；所述量测更新模型为：Pk＝(I-KkHk)Pk/k-1Xk＝KkZk式中，Kk为k时刻的滤波增益阵；Pk/k-1为k-1时刻对k时刻的状态预测误差的方差阵；Hk为观测阵；为Hk的转置；Rk为观测系统的噪声方差阵；Pk为k时刻的状态预测误差的方差阵；Zk为观测向量；Xk为k时刻的状态估计值。在上述技术方案的基础上，所述初始导航信息包括初始姿态、初始速度及初始位置；所述卫星接收机输出信息包括卫星在地球坐标系下的位置、速度以及所述载体相对若干卫星的第一伪距、第一伪距率；所述载体导航信息包括所述载体在地球坐标系下的位置、速度以及通过导航结果计算得到的相对若干卫星的第二伪距、第二伪距率。在上述技术方案的基础上，所述根据第一组所述载体导航信息和第一组所述卫星接收机输出信息构建观测向量Zk的具体步骤包括：根据所述载体相对所有卫星的所述第一伪距和第二伪距、所述第一伪距率和第二伪距率，构建观测向量模型；所述观测向量模型为：其中，式中，ri为载体相对第i颗卫星的第二伪距；为载体相对第i颗卫星的第二伪距率；为载体相对第i颗卫星的第一伪距；为载体相对第i颗卫星的第一伪距率。在上述技术方案的基础上，所述卡尔曼滤波时间更新模型为：Xk/k-1＝Ak/k-1Xk-1式中，Xk/k-1为k-1时刻对k时刻的状态预测值；Xk-1为k-1时刻的状态估计值；Ak/k-1为状态转移矩阵；为Ak/k-1的转置；Qk为过程噪声方差阵；Pk/k-1为k-1时刻对k时刻的状态预测误差的方差阵；Pk-1为k-1时刻的状态预测误差的方差阵。在上述技术方案的基础上，所述状态估计的表达式为：X＝[φxφyφzδvEδvNδvUδLδλδhεxεyεzδKgxδKgyδKgzΔxΔyΔzδKaxδKayδKazδtuδtru]，其中，φx,φy,φz为三个姿态失准角；δvE,δvN,δvU为导航坐标系下的三个速度误差；δL,δλ,δh为导航坐标系下的三个位置误差；εx,εy,εz为三个陀螺零偏；δKgx,δKgy,δKgz为三个陀螺标度误差；Δx,Δy,Δz为三个加表零偏；δKax,δKay,δKaz为三个加表标度误差；δtu,δtru为接收机钟差与钟频差。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：与传统标定方法相比，该标定方法仅需弹上惯组出厂时标定一次获取基础标定参数，后续弹上惯组无需定期拆卸重新上转台进行标定，仅需在导弹发射车运输过程中或者空面弹载机挂飞过程中，对载体的运行轨迹进行适当规划运行后，根据所述载体导航信息和对应组的所述卫星接收机输出信息构建观测矩阵，可完成对弹上惯组的在线标定，最终达到弹上惯组出厂时仅标定一次，后续全生命周期不用拆卸标定的效果，可以极大减少传统标定方法所需的人力物力；本专利技术采用了卫星导航接收机的第一伪距、第一伪距率与纯惯性导航计算的第二伪距、第二伪距率构建观测向量，不存在滤波器串联问题，因此，消除了量测输出的时间相关性；此外，本专利技术还适用于当卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其特征在于，所述在线标定方法包括：步骤1：根据预设的基础标定参数对载体中的弹上惯组进行初始对准，获取所述弹上惯组的初始导航信息；步骤2：规划所述载体的运行路径，所述载体沿规划的运行路径运行，并持续间隔获取卫星接收机输出信息、以及所述弹上惯组的惯组脉冲输出信息，依次得到组数相同的若干组卫星接收机输出信息和惯组脉冲输出信息；步骤3：在载体运行完毕后，根据获取的初始导航信息和第一组惯组脉冲输出信息得到第一组纯惯性导航信息以及进行滤波时间更新；步骤4：在第一组纯惯性导航信息以及滤波时间更新结束时，根据第一组纯惯性导航信息和第一组卫星接收机输出信息构建观测方程并进行滤波量测更新，完成第一组数据的结算，得到所述弹上惯组在当前组的状态估计；步骤5：根据当前组的状态估计、下一组卫星接收机输出信息和下一组惯组脉冲输出信息，重复步骤3～4，计算得到下一组的状态估计，直至计算完成所有组的状态估计；步骤6：根据最后一组的状态估计修正所述基础标定参数，得到新的基础标定参数；步骤7：将新的所述基础标定参数循环反馈至步骤3中，多次重复执行步骤3～步骤6，获取最终的基础标定参数，完成在线标定。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其特征在于，所述在线标定方法包括：步骤1：根据预设的基础标定参数对载体中的弹上惯组进行初始对准，获取所述弹上惯组的初始导航信息；步骤2：规划所述载体的运行路径，所述载体沿规划的运行路径运行，并持续间隔获取卫星接收机输出信息、以及所述弹上惯组的惯组脉冲输出信息，依次得到组数相同的若干组卫星接收机输出信息和惯组脉冲输出信息；步骤3：在载体运行完毕后，根据获取的初始导航信息和第一组惯组脉冲输出信息得到第一组纯惯性导航信息以及进行滤波时间更新；步骤4：在第一组纯惯性导航信息以及滤波时间更新结束时，根据第一组纯惯性导航信息和第一组卫星接收机输出信息构建观测方程并进行滤波量测更新，完成第一组数据的结算，得到所述弹上惯组在当前组的状态估计；步骤5：根据当前组的状态估计、下一组卫星接收机输出信息和下一组惯组脉冲输出信息，重复步骤3～4，计算得到下一组的状态估计，直至计算完成所有组的状态估计；步骤6：根据最后一组的状态估计修正所述基础标定参数，得到新的基础标定参数；步骤7：将新的所述基础标定参数循环反馈至步骤3中，多次重复执行步骤3～步骤6，获取最终的基础标定参数，完成在线标定。2.根据权利要求1所述的一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其特征在于，所述基础标定参数包括：加速度计零偏、加速度计标度因数误差、陀螺零偏、陀螺标度因数误差。3.根据权利要求1所述的一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其特征在于，所述间隔获取卫星接收机输出信息的频率和间隔获取惯组脉冲输出信息的频率不同；所述步骤2的具体步骤包括：规划所述载体的运行路径，所述载体沿规划的运行路径运行；间隔单位时间获取一个卫星接收机输出信息，将其作为一组卫星接收机输出信息，且在该单位时间内获取多个惯组脉冲输出信息，将该单位时间内获取到的多个惯组脉冲输出信息作为一组惯组脉冲输出信息；运行一段时间后，依次得到若干组卫星接收机输出信息和对应的若干组惯组脉冲输出信息；所述步骤3的步骤包括：在载体运行之后，根据获取的所述初始导航信息和第一组所述惯组脉冲输出信息进行纯惯性导航计算得到第一组纯惯性导航信息。4.根据权利要求3所述的一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤包括：在载体运行之后，根据获取的所述初始导航信息和第一组所述惯组脉冲输出信息中的所有惯组脉冲输出信息，对获取的第一组所述惯组脉冲输出信息中的所有所述惯组脉冲输出信息依次进行纯惯性导航计算，并构建卡尔曼滤波时间更新模型，以最后一次纯惯性导航计算的结果作为第一组纯惯性导航信息。5.根据权利要求3所述的一种应用于弹上惯组的在线标定方法，其特征在于，多个所述惯组脉冲输出信息的获取频率为100Hz；多个所述卫星接收机输出信息的获...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟，蒋金龙，张力，苏茂，李悍，黄鑫鑫，曾奎，杨帆，周晓露，张培喜，李青，傅艺绮，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：湖北,42