【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及导航
,尤其涉及双天线GPS (Global Position System,全球定位系统)/SINS(Strapdown Inertial Navigation System,捷联惯性导航系统)组合导航系统中一种测量双天线GPS的安装失准角的方法和装置。
技术介绍
SINS是利用惯性敏感器件、基准方向和最初的位置 信息来确定载体的方位、位置和速度的自主式航迹递推导航系统。SINS完全依靠载体自身的设备进行导航,不与外界发生任何声、光、电、磁的联系,因此它具有自主性、隐蔽性、实时性和全天候等优点,从而在各种运载体的导航、制导、定位和稳定控制中获得了广泛的应用。GPS是为解决海上、空中和陆地运载工具的导航定位问题而建立的一种全球定位系统,GPS卫星导航不仅可以实现高精度的导航定位,而且通过多天线测量方法可实现对载体的指向或姿态测量。多天线GPS用于载体的姿态测量,不仅可以为载体提供有用的实时航向状态基准,而且还能为自动驾驶仪输入高品质的动态响应数据。由于GPS本身就具备了导航定位的能力,多天线GPS姿态测量系统可在航路导航、精密着陆,自动驾驶等其它方面也可以广泛应用。因此,GPS姿态测量的应用前景非常广泛。多天线GPS测量系统测量的姿态实际是由天线组成的基线平面的姿态,而实际测量中需要知道的是载体的姿态,因此GPS天线的安装显得很重要。GPS测姿系统是多天线双基线系统,可以将一个基线沿载体的纵轴安装,另一条基线沿着载体的横轴安装,GPS安装时必须精确的知道基线相对于SINS载体坐标系的姿态,通过GPS测姿系统测量的姿态推算载体的姿态。多 ...
【技术保护点】
1.一种组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的方法,其特征在于,包括:在由双天线全球定位系统GPS和捷联惯性导航系统SINS构成的组合导航系统中,SINS以零速作为外部观测量利用Kalman滤波器先后进行两个位置的精对准;测量出所述双天线GPS的航向输出均值ψG2和所述SINS的航向输出值ψS,将所述ψS和所述ψG2之间的差值确定为双天线GPS的安装失准角。
【技术特征摘要】
1.一种组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的方法,其特征在于,包括在由双天线全球定位系统GPS和捷联惯性导航系统SINS构成的组合导航系统中,SINS 以零速作为外部观测量利用Kalman滤波器先后进行两个位置的精对准;测量出所述双天线GPS的航向输出均值U^2和所述SINS的航向输出值Vs,将所述Ws 和所述Ψ<;2之间的差值确定为双天线GPS的安装失准角。2.根据权利要求1所述的组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的方法,其特征在于,SINS以零速作为外部观测量利用Kalman滤波器先后进行两个位置的精对准,包括在选定的第一位置上,所述SINS进行解析粗对准后,通过纯惯导解算过程得到载体的姿态角,依据惯导误差方程建立Kalman滤波器的状态方程,以零速作为外部观测量,利用 Kalman滤波器估计出误差值,将所述纯惯导解算过程得到的载体的姿态角减去所述误差值得到第一位置精对准过程输出的载体的姿态角,完成所述第一位置的精对准;将所述双天线GPS与SINS绕天向轴旋转180°后进入第二位置,通过纯惯导解算过程得到载体的姿态角,依据惯导误差方程建立Kalman滤波器的状态方程,以零速作为外部观测量,利用Kalman滤波器估计出误差值,将所述纯惯导解算过程得到的载体的姿态角减去所述误差值得到第二位置精对准过程输出的载体的姿态角,完成所述第二位置的精对准。3.根据权利要求2所述的组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的方法,其特征在于,所述的通过纯惯导解算过程得到载体的姿态角包括根据SINS上的陀螺和加速度计的输出构建捷联姿态矩阵,采取旋转矢量法求解所述捷联姿态矩阵,得到载体的姿态角;通过直接求解姿态四元数微分方程,计算出所述载体的姿态角的四元数,根据该四元数对所述捷联姿态矩阵和载体的姿态角进行更新,将更新后的载体的姿态角作为纯惯导解算过程得到的包含了误差值的载体的姿态角。4.根据权利要求1或2或3所述的组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的方法,其特征在于,所述的测量出所述双天线GPS的航向输出均值Ψ(;2和所述SINS的航向输出值Vs,包括在设定的时间内,将测量得到的所述出双天线GPS的航向输出值进行累加后求平均, 得到所述双天线GPS的航向输出均值Ψ(;2 ;在所述第二个位置上,将所述纯惯导解算过程得到的载体的姿态角减去利用Kalman 滤波器估计出的误差值,得到所述第二位置精对准后的SINS航向输出值vs。5.根据权利要求4所述的组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的方法,其特征在于,所述的将所述Ws和所述Ψ<;2之间的差值作为双天线GPS的安装失准角包括重复执行所述确定为双天线GPS的安装失准角的处理过程,将多次测量得到的双天线 GPS的安装失准角进行平均,得到所述双天线GPS的安装失准角的最终值。6.一种组合导航系统中测量双天线GPS安装失准角的装置,其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员:李保国,宋来亮,张春熹,潘建业,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:11
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