基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法技术

本发明专利技术公开一种基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法。首先利用将偏振初始航向与地磁初始航向作差得到当地磁偏角初值；然后建立组合导航系统模型，将当地磁偏角建立为随机游走模型，并加入至系统状态；在偏振传感器正常的情况下系统切换为偏振导航模式，根据天气环境实时调整偏振量测噪声，同时在系统状态中对当地磁偏角进行估计；使用卡方检测判断偏振传感器异常的情况，利用实时估计的当地磁偏角构造磁矢量，利用磁力计继续估计系统平台失准角。本发明专利技术较现有方法具有更好的环境适应性，能有效提升组合导航系统在复杂环境下的导航精度，可用于无人机、地面机器人、舰船等运载体的导航定向应用。舰船等运载体的导航定向应用。舰船等运载体的导航定向应用。

【技术实现步骤摘要】
基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法


[0001]本专利技术属于仿生组合导航领域，具体涉及一种基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法。

技术介绍

[0002]仿生偏振导航作为一种自主导航技术，具有无源、无辐射、误差不累计等优点，逐渐成为自主导航领域的研究热点。尽管大气偏振分布模式具有较好的鲁棒性，但是在雾霾、多云等天气下偏振导航精度会有所下降，甚至在阴天、雨雪天气下无法正常使用。地磁导航作为无人机、地面机器人领域较为常见导航手段，具有成本低廉、计算简便、隐蔽性好等优点，可帮助运载体快速确定航向。但是由于地理北极与地磁北极存在差异，在解算航向时需要查询地磁场模型补偿地磁偏角。此外地磁导航容易受到电磁干扰，在地磁场异常的区域无法正常使用。
[0003]由此可见，偏振光导航、地磁导航各有优缺点，将天空偏振分布场和地球磁场导航信息进行结合，可实现优势互补，提高组合导航系统环境适应性与可靠性。目前，将偏振信息与地磁信息二者结合进行组合导航的研究(包括但不限于专利CN201811544340.5、CN201811336222.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用磁力计测得的三轴地磁矢量计算得到地磁初始航向利用偏振传感器测得的偏振矢量计算得到偏振初始航向将偏振初始航向与地磁初始航向作差得到当地磁偏角初值(2)以惯性导航误差传递方程为基础建立组合导航系统动态模型；将当地磁偏角建立为随机游走模型，并将其加入至组合导航系统状态中，其初值设置为步骤(1)中的(3)在偏振传感器正常工作时，建立偏振量测模型z
polar
与当地磁偏角量测模型z
dec
，实时估计组合导航系统状态中平台失准角φ及当地磁偏角(4)建立外界光强、偏振度与偏振传感器测角精度之间的量化关系，根据外界光强、偏振度实时调整步骤(3)中偏振量测噪声对应的协方差矩阵R
polar
；(5)使用卡方检测判断偏振传感器异常的情况，借助组合导航系统状态中实时估计的当地磁偏角构造当前地理系下地磁矢量m
n
，建立地磁量测模型z
mag
，实时估计组合导航系统平台失准角φ。2.根据权利要求1所述的一种基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，地磁初始航向计算方法为：式中，m
b
为磁力计三轴测量值，m
h
为水平坐标系下地磁矢量，为矢量m
h
的x,y轴分量，为载体系b到水平坐标系h的方向余弦矩阵，包括水平姿态θ,γ，具体为：偏振初始航向计算方法为：式中，其中为地理系n下三轴太阳矢量，由天文年历计算得到，为水平坐标系h下三轴偏振矢量p
h
，由下式得到：p
b
＝[cosα sinα 0]
T
上式中p
b
为载体系b下的偏振矢量，α为偏振传感器量测得到的偏振角；最终，当地磁偏角初值为：
3.根据权利要求1所述的一种基于偏振量测噪声方差自适应估计的仿生组合导航方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，组合导航系统状态量为：其中，φ为三轴平台失准角，ε为陀螺仪零偏，为当地磁偏角，其中当地磁偏角建立随机游走模型为：其中，w
dec
为当地磁偏角随机游走噪声，上面的点表示求导。4.根据权利要求1所述的一种基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭雷，王善澎，邱真兵，杨健，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：