【技术实现步骤摘要】
一种长航时惯导/卫星全球组合导航方法
本专利技术属于导航
，涉及惯性/卫星组合导航方法，特别涉及一种长航时惯导/卫星全球组合导航方法，适用于长航时飞机的全球飞行导航。
技术介绍
近年来，飞机制造业得到了迅猛发展，特别是长航时飞机技术日趋进步，其在军民领域都得到了越来越多的应用，在民用领域，典型代表是大型客运飞机，在军用领域，典型代表是大型运输机、轰炸机。相较于一般飞机，长航时飞机具有以下几个典型特点：1.对飞行时长要求很高，要具备长时间不间断飞行能力；2.对飞行可靠性要求比较高，要具备安全、可靠飞行能力；3.近年来又对全球全纬度飞行提出了新的要求，要具备全球导航能力。导航系统是长航时飞机十分重要的信息系统之一，其为长航时飞机提供准确、实时的导航信息以保障飞行过程。鉴于长航时飞机对飞行可靠性、全球导航能力有更高的要求，在设计长航时飞机导航系统时需要着重考虑这两方面。旋转调制惯导(RotationalInertialNavigationSystem)作为典型的长航时惯导系统，能够抵消惯性器件的确定性误差，进而提高导航精度，相较于一般的纯捷联惯导，其导航精度可以提高一个数量级；卫星导航系统(GlobalNavigaitonSatelliteSystem)具有长期定位精度高、误差不累积的特点，但其存在易受干扰、不具有自主性的缺点；旋转调制惯导与卫星导航系统结合起来构成RINS/GNSS组合导航系统是一种十分理想的方案，但必须针对长航时飞机全球、可靠飞行的应用特点，对RINS/GNSS组合导航系统进行特别设计。<...
【技术保护点】
1.一种长航时惯导/卫星全球组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)确定长航时飞机高纬度飞行区域的导航坐标系及位置表示方式，包括如下步骤：/n(1.1)确定长航时飞机高纬度地区飞行时的导航坐标系，高纬度地区导航坐标系确定为格网坐标系，其中，格网坐标系的定义为：格网平面平行于格林尼治子午面，其与长航时飞机位置点处切平面的交线为格网北向，地理北向与格网北向的夹角为格网角，以顺时针为正；格网天向与当地地理坐标系天向相同，其与格网东向、北向一起构成右手直角坐标系；将格网角σ表示为/n
【技术特征摘要】
1.一种长航时惯导/卫星全球组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定长航时飞机高纬度飞行区域的导航坐标系及位置表示方式，包括如下步骤：
(1.1)确定长航时飞机高纬度地区飞行时的导航坐标系，高纬度地区导航坐标系确定为格网坐标系，其中，格网坐标系的定义为：格网平面平行于格林尼治子午面，其与长航时飞机位置点处切平面的交线为格网北向，地理北向与格网北向的夹角为格网角，以顺时针为正；格网天向与当地地理坐标系天向相同，其与格网东向、北向一起构成右手直角坐标系；将格网角σ表示为
其中，表示L当地纬度，λ表示当地经度；
(1.2)将大飞机在地球坐标系e下的位置p表示为直角坐标(x，y，z)；
(2)确定长航时飞机在格网坐标系下的更新方程，包括姿态更新方程、速度更新方程、位置更新方程，具体实施如下：
(2.1)确定格网坐标系下的姿态更新方程为：
其中，表示格网坐标系相对于载体坐标系b的方向余弦矩阵，表示载体坐标系相对于惯性坐标系i的旋转角速度，表示格网坐标系相对于惯性坐标系的旋转角速度；
(2.2)确定格网坐标系下的速度vG的更新方程为：
其中，
式中，fb表示载体坐标系下表示的比力，gG表示格网坐标系下表示的重力矢量，表示地球坐标系相对于惯性坐标系的旋转角速度在格网坐标系下的投影，表示格网坐标系相对于地球坐标系的旋转角速度在格网坐标系下的投影，表示地球坐标系相对于惯性坐标系的旋转角速度在地球坐标系下的投影，ωie表示地球旋转角速度，Rx为格网东向的曲率半径，Ry为格网北向的曲率半径，τf为扭曲半径，表示格网东向速度，表示格网北向速度；
(2.3)确定格网坐标系下的位置更新方程为：
式中，表示地球坐标系e与格网坐标系G之间的方向余弦矩阵；
(3)确定长航时飞机在格网坐标系下的姿态误差方程、速度误差方程、位置误差方程，具体实施如下：
确定姿态误差φG的方程如下：
其中，表示格网坐标系相对于惯性坐标系的旋转角速度误差，表示载体坐标系相对于惯性坐标系的旋转角速度误差；
确定速度误差δvG的方程如下：
其中，表示地球坐标系相对于惯性坐标系的旋转角速度误差，表示格网坐标系相对于地球坐标系的旋转角速度误差，δfb表示比力误差；
确定位置误差δp的方程如下：
式中，表示的误差矩阵；
(4)确定长航时飞机导航参数在地理坐标系与格网坐标系之间的转换关系并进行转换，导航参数的转换包括姿态转换、速度转换、位置转换；
其中，长航时飞机姿态参数在地理坐标系、格网坐标系之间的转换关系为：
式中，表示地理坐标系n与载体坐标系b之间的方向余弦矩阵，表示地理坐标系与格网坐标系之间的方向余弦矩阵；
长航时飞机速度参数在地理坐标系、格网坐标系之间的转换关系为：
式中，vn表示地理坐标系下表示的速度；
长航时飞机位置参数在格网坐标系、地理坐标系之间的转换关系为：
式中，RN为卯酉圈曲率半径，f为椭圆扁率，h为长航时飞机相对于水平面的高度；
离开高纬度地区时，纬度、经度、高度通过迭代近似逼近求解，包括初始化与迭代计算两个步骤，首先初始化如下：
h＝0
RN＝Re
式中，Re表示地球长半轴；
初始化结束后，按照如下过程迭代计算：
L＝arctan([z+e2RNsinL]/R)
式中，e表示椭圆偏心率；
迭代计算3～4次即满足精度要求；
(5)完成RINS/GNSS组合导航滤波器在地理坐标系与格网坐标系之间的转换，其中RINS/GNSS组合导航滤波器采用开环反馈校正方式，具体实施如下：
(5.1)分别确定地理坐标系与格网坐标系下的系统误差状态为：
地理坐标系下的系统误差状态xn(t)为
格网坐标系下的系统误差状态xG(t)为
其中，分别表示地理坐标系下表示的东向、北向、垂向姿态误差，分别表示格网坐标系下表示的东向、北向、垂向姿态误差，分别表示地理坐标系下表示的东向、北向、垂向速度误差，分别表示格网坐标系下表示的东向、北向、垂向速度误差，δL,δλ分别表示纬度、经度误差，δx,δy,δz分别表示直角坐标x,...
【专利技术属性】
技术研发人员：王林，魏国，张永健，高春峰，罗晖，袁保伦，于旭东，王国臣，周盟孟，熊振宇，
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
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