【技术实现步骤摘要】
基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法
本专利技术涉及卫星导航、惯性导航、协同导航以及数据链等多个学科技术,具体涉及一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法。
技术介绍
随着高科技信息化战争的不断发展,传统的导弹及其作战模式正暴露出越来越多的弊端。因而,多导弹协同作战越来越受到世界许多国家军方的关注,并相继开始技术研究。导弹编队在飞行过程中,常采用SINS+GNSS进行组合导航,但战争时期BDS、GPS等卫星导航信息将可能不可用,而INS单独长期使用时,存在导航误差发散的问题。导弹编队飞行过程中,通过弹载数据链可获得各枚导弹之间的相对距离信息以及各枚导弹自身的位置和速度信息。在其他辅助导航系统的被干扰情况下,充分利用已有的INS信息及通过弹载数据链获得的各枚导弹之间的相对距离信息,从而实现对INS的导航误差进行多弹协同修正,则不但能够有效地降低整个导弹编队导航系统的成本,而且使得协同编队弹群不受干扰、伪装和欺骗等因素的影响。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法,即在基于惯性导航和卫星导航进行组合导航的基础之上,利用弹间数据链获取的本弹和它弹之间相对距离信息,以及它弹位置信息(假设是精确已知的),从而实现基于卫星伪距和弹间数据链测距的多导弹协同辅助修正SINS误差。本专利技术的技术方案:一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法,其步骤包括:步 ...
【技术保护点】
1.一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法,其特征点在于,包括以下步骤:/n步骤1:首先,有多枚导弹参与本修正方法,每枚导弹均装有惯性测量组合模块、卫星导航接收机模块、数据链模块以及综合信息处理模块;/n步骤2:每枚导弹均为一个信息融合中心,在导弹的综合信息处理模块中,对本弹i的位置信息,以及通过接收机获取的卫星k与本弹的伪距和星历信息,和通过数据链获取的它弹j的位置信息及其与它弹j之间的伪距值,进行采集、滤波与存储;/n步骤3:利用本弹采集到的信息,结合惯性导航和卫星导航系统状态误差,构建SINS/GNSS/数据链协同导航系统的状态方程和观测方程,之后采用卡尔曼滤波器对系统进行滤波估计,可以估计出惯导状态误差值,并完成在线修正;/n步骤4:将本弹的综合信息处理模块输出位置信息,通过数据链模块同时传递给剩余它弹j,它弹j重复步骤1~4。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法,其特征点在于,包括以下步骤:
步骤1:首先,有多枚导弹参与本修正方法,每枚导弹均装有惯性测量组合模块、卫星导航接收机模块、数据链模块以及综合信息处理模块;
步骤2:每枚导弹均为一个信息融合中心,在导弹的综合信息处理模块中,对本弹i的位置信息,以及通过接收机获取的卫星k与本弹的伪距和星历信息,和通过数据链获取的它弹j的位置信息及其与它弹j之间的伪距值,进行采集、滤波与存储;
步骤3:利用本弹采集到的信息,结合惯性导航和卫星导航系统状态误差,构建SINS/GNSS/数据链协同导航系统的状态方程和观测方程,之后采用卡尔曼滤波器对系统进行滤波估计,可以估计出惯导状态误差值,并完成在线修正;
步骤4:将本弹的综合信息处理模块输出位置信息,通过数据链模块同时传递给剩余它弹j,它弹j重复步骤1~4。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法,其特征是:步骤3中所述的状态方程,选择北天东地理坐标系为导航坐标系,系统的状态由本弹惯性导航参数误差、惯性元件零偏和本弹上卫星导航接收机时钟误差、数据链测距时钟误差组成;具体如下:
捷联惯导系统的误差方程为
式中,FI为惯导系统误差方程所对应的系统矩阵;GI为惯导系统误差方程所对应的噪声驱动矩阵;WI为惯导系统误差方程所对应的系统误差白噪声向量;
卫星导航接收机时钟误差:一个与钟差等效距离误差另一个是与钟漂等效距离变化率误差它们误差模型的微分方程分别为:
数据链测距时钟误差:一个与钟差等效距离误差另一个是与钟漂等效距离变化率误差它们误差模型的微分方程分别为:
式中,为一阶马尔可夫过程的反相关时间,分别为卫星导航接收机、数据链设备钟差等效距离和钟漂等效距离变化率误差对应的白噪声;
将式(1)、(2)和(3)的导数方程合并,可得到系统状态方程,最终的系统状态变量定义为:
其中,为三个平台误差角;δVN,δVU,δVE分别为北天东三个方向的速度误差;δL,δλ,δh分别为纬度、经度和高度误差;εbx,εby,εbz分别为沿b系三个轴向的陀螺常值零偏;分别为沿b系三个轴向的加速度计常值偏值;wgi、wai(i=x,y,z)分别为沿载体系三个轴向的陀螺零均值白噪声和加速度计零均值白噪声;分别是卫星导航接收机的钟差、钟漂。分别是数据链设备的钟差、钟漂。
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星伪距/相对测量信息辅助的SINS误差在线修正方法,其特征是:步骤3中所述的观测方程,采用本弹GNSS接收机的伪距和数据链测量的伪距与捷联惯导系统结合卫星接收机提供的...
【专利技术属性】
技术研发人员:臧中原,董亮,孙昭行,毋蒙,綦祥,许东欢,赖思维,
申请(专利权)人:上海航天控制技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海;31
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