【技术实现步骤摘要】
一种基于三轴旋转式惯导系统的导航方法及导航系统
[0001]本专利技术涉及惯性导航
，具体是一种基于三轴旋转式惯导系统的导航方法及导航系统。
技术介绍
[0002]惯性导航系统能够实时输出其所安装载体的位置、速度、姿态等导航信息，具有高可靠性、高隐蔽性等诸多优点，广泛地应用在飞机、导弹、车辆、舰船等需要自主导航信息的场合。自从光学陀螺（激光陀螺、光纤陀螺）出现以后，在捷联惯性导航技术的基础上发展了旋转式惯性导航系统，它采用系统级旋转调制技术来降低惯性元件误差对导航结果的影响，从而提升惯导系统的精度。旋转式惯导系统具有精度高、可靠性好、成本适中等突出优点，目前在国内外的航海舰船领域等需要长期自主导航的场合得到了广泛应用。
[0003]旋转式惯导系统根据转轴数目的多少可以划分为单轴系统、双轴系统、三轴系统等类型，其中三轴旋转式系统不但可以自动调制抵消掉所有惯性元件漂移误差对导航结果的影响，而且可以实现对载体航向运动的完全隔离，从而能够获得更高的导航定位精度，在航海高精度惯性导航领域具有良好的应用前景。三轴旋转式惯导...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三轴旋转式惯导系统的导航方法，其特征在于，在载体上搭载基于三轴旋转式惯导系统的导航系统，所述导航系统包括外环转动框架、中环转动框架、内环转动框架与主惯性测量单元，并在外环转动框架上安装辅助惯性测量单元；所述导航方法包括如下步骤：步骤1，对所述主惯性测量单元、所述辅助惯性测量单元的惯性测量数据分别进行实时惯性导航解算，得到主惯性导航结果与辅助惯性导航结果；步骤2，基于所述主惯性导航结果对所述辅助惯性测量单元的惯性导航误差进行卡尔曼滤波最优估算并定期校正；步骤3，基于校正后的所述辅助惯性测量单元得到载体姿态，并将所述载体姿态与所述主惯性导航结果中的位置信息、速度信息作为导航结果输出。2.根据权利要求1所述的基于三轴旋转式惯导系统的导航方法，其特征在于，步骤2具体为：步骤2.1，以所述主惯性导航结果为基准值，得到所述辅助惯性测量单元的导航误差观测矢量，并建立所述辅助惯性测量单元的误差状态模型和误差观测模型；步骤2.2，根据所述导航误差观测矢量，对所述辅助惯性测量单元的状态误差参量进行实时卡尔曼滤波递推计算，并在进行所述卡尔曼滤波递推计算时间T
KF
后，得到所述辅助惯性测量单元的状态误差参量最优估计值，其中，T
KF
为所述主惯性测量单元旋转调制周期的整数倍；步骤2.3，根据所述辅助惯性测量单元的状态误差参量最优估计值，对所述辅助惯性测量单元的惯性导航误差进行校正；步骤2.4，完成上述步骤2.1至步骤2.3后，重新按照步骤2.1至步骤2.3的方法以T
KF
时间周期不断循环进行辅助惯性测量单元的误差校正。3.根据权利要求2所述的基于三轴旋转式惯导系统的导航方法，其特征在于，步骤2.1中，所述导航误差观测矢量，具体为：其中，Z为导航误差观测矢量，为经度误差观测值，为纬度误差观测值，为东向速度误差观测值，北向速度误差观测值，、、、分别为所述辅助惯性导航结果经度、纬度、东向速度、北向速度，、、、分别为所述主惯性导航结果中的经度、纬度、东向速度、北向速度，、、为姿态误差角度参量，T为矩阵转置；所述误差状态模型和所述误差观测模型为：所述误差状态模型和所述误差观测模型为：其中，X为所述辅助惯性测量单元的状态误差参量，A为状态矩阵，H为观测矩阵。4.根据权利要求3所述的基于三轴旋转式惯导系统的导航方法，其特征在于，步骤2.2中，所述卡尔曼滤波递推计算的具体过程为：
状态一步预测：状态估计：滤波增益矩阵：一步预测误差方差阵：估计误差方差阵：其中，为系统第k步的n维状态向量，为系统的m维观测序列，为第k步状态向量的预测值，为系统第k
‑
1步的n维状态向量，为滤波增益矩阵，为一步预测误差方差阵，为第k
‑
1步的估计误差方差阵，为第k步的估计误差方差阵，I为单位矩阵，为维观测矩阵，为维噪声输入矩阵，为系统过程噪声的维对称非负定方差矩阵，为系统观测噪声的维对称正定方差阵，为系统的维状态转移矩阵，根据状态矩阵A计算得到；设所述主惯性测量单元的旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁保伦，高春峰，罗晖，谭中奇，王国臣，王林，樊振方，张鹏飞，
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：
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