基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法技术

本发明专利技术属于组合导航滤波领域，提供一种基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，旨在提高惯性/卫星组合导航的精度。首先，卫星接收机和捷联惯导分别输出各自的数据信息；接着根据卫星接收机和捷联惯导输出的数据信息，建立惯性/卫星初始对准模型，完成基于状态变换卡尔曼滤波的初始对准。最后，建立惯性/卫星组合导航模型，完成基于状态变换卡尔曼滤波的惯性/卫星组合导航，将组合导航的姿态、速度、位置信息输出。本发明专利技术可以提高捷联惯导载体平台在复杂环境下的初始对准精度和组合导航精度。本发明专利技术所提出的方法不需要预先知道组合导航系统的可观测性，具有很强的工程应用灵活性和适用性。

Dynamic filtering method for inertial/satellite integrated navigation based on state transformation

【技术实现步骤摘要】
基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法
本申请涉及组合导航滤波
，特别是涉及一种可以适用于复杂环境的基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法。
技术介绍
随着无人车、低空无人机等载体的应用环境越来越复杂，应用范围越来越广泛，实现无人车、低空无人机等载体在复杂环境下的高精度自主导航迫在眉睫。然而,传统卡尔曼滤波框架下的惯性/卫星等组合导航滤波方式很容易出现方差估计不一致的问题，即在传感器均能正常工作的情况下，组合导航系统应有的精度也不能完全发挥。如何解决组合导航系统方差估计不一致的问题属于导航领域的最新发展方向，国外学者对于此问题作了大量的相关研究和跟踪研究，但是国内学者对于此问题的研究甚少。解决组合导航方差估计不一致问题的最新方法是2017年法国学者提出的不变卡尔曼滤波理论，但是，由于保密的原因，其真正在组合导航系统中应用的模型并未公开。
技术实现思路
针对现有技术中惯性基组合导航系统方差估计不一致的问题，本专利技术提供一种基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，以提高捷联惯导初始对准及组合导航的精度。与现有的绝大部分解决方差估计不一致问题的方法所不同的是，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：卫星接收机和捷联惯导分别输出各自的数据信息；根据卫星接收机和捷联惯导输出的数据信息，建立惯性/卫星初始对准模型，完成基于状态变换卡尔曼滤波的初始对准；建立惯性/卫星组合导航模型，完成基于状态变换卡尔曼滤波的惯性/卫星组合导航，将组合导航的姿态、速度、位置信息输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：卫星接收机和捷联惯导分别输出各自的数据信息；根据卫星接收机和捷联惯导输出的数据信息，建立惯性/卫星初始对准模型，完成基于状态变换卡尔曼滤波的初始对准；建立惯性/卫星组合导航模型，完成基于状态变换卡尔曼滤波的惯性/卫星组合导航，将组合导航的姿态、速度、位置信息输出。2.根据权利要求1所述的基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，其特征在于，卫星接收机输出的数据信息包括：卫星观测的经度、纬度、高度、北向速度、东向速度和地向速度信息；捷联惯导输出的数据信息包括：三轴陀螺仪的角增量或角速度信息和三轴加速度计的比力或比力增量信息。3.根据权利要求1所述的基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，其特征在于，惯性/卫星初始对准模型包括状态变换卡尔曼滤波系统的惯性/卫星组合导航系统模型和惯性/卫星组合导航系统观测模型。4.根据权利要求3所述的基于状态变换的惯性/卫星组合导航动态滤波方法，其特征在于，在构建惯性/卫星初始对准模型之前，先定义速度误差为：其中，是由捷联惯导解算的载体相对于地球的速度在当地导航系下的投影，是真实的载体相对于地球的速度在当地导航系下的投影；exp(·)代表矩阵的指数；∧为将向量转换成斜对称矩阵，为真实的姿态矩阵，为捷联惯导解算的姿态矩阵的转置，I为三维的单位矩阵，φn为姿态误差向量；速度误差的微分方程如下：其中：εb和分别为陀螺仪和加速度计的零偏；wg和wa分别为陀螺仪和加速度计误差的白噪声向量；为速度误差的微分；为的微分；代表计算的速度的微分；gn为重力向量；为计算的地球自转角速度在当地导航系的投影；为计算的当地导航系相对地球的变化率在当地导航系的投影；为真实的地球自转角速度在当地导航系的投影，为其对应的误...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茂松，吴文启，何晓峰，潘献飞，
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