一种基于全面最优校正的SINS/CNS组合导航系统及其导航方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于全面最优校正的SINS/CNS组合导航系统及其导航方法，属于组合导航技术领域。该组合导航系统包括天文导航子系统、惯性导航子系统和信息融合子系统；该导航方法包括：基于星光折射的解析天文定位、导航系统状态方程建立、导航系统量测方程的建立和基于卡尔曼滤波的组合导航系统信息融合。本发明专利技术利用星光折射间接敏感地平的基本原理和大视场星敏感器可以同时观测多颗恒星的特点，将星光折射间接敏感地平方法应用于不满足轨道动力学模型的飞行器，解决了天文导航系统高精度自主地平的问题。且本发明专利技术充分利用天文导航系统的位置和姿态信息，对SINS误差进行全面最优校正，显著地提高了组合导航精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于全面最优校正的SINS/CNS组合导航系统及其导航方法，属于组合导航

技术介绍
高空长航时飞行器由于飞行距离远，航行时间长，对导航精度提出了很高的要求。目前适合高空长航时飞行器的导航系统主要有捷联惯导系统(SINS)、GPS、天文导航系统(CNS)、地形匹配导航系统(TAN)和多普勒导航系统等。捷联惯导系统是一种完全自主的导航技术，具有短时精度高、输出连续、抗干扰能力强、导航信息完整等优点。但是其导航误差随时间积累，难以长时间独立工作，需要与其他导航系统进行组合以提高导航性能。天文导航系统主要利用恒星来进行导航，隐蔽性好、自主性强，并且导航精度不受时间、距离长短的影响，能够提供高精度的姿态与位置信息；但是其输出不连续。由于SINS、CNS各有优缺点，将两者结合起来进行组合导航，可以实现优势互补。惯性/天文组合导航以惯性导航为主体，利用CNS量测信息构造观测量，采用卡尔曼滤波算法对惯导误差进行估计，进而获得高精度的导航信息。目前，SINS/CNS组合导航由于自主性强、导航精度高，受到了越来越多的关注，并已获得了广泛的应用。SINS/CNS组合导航系统主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全面最优校正的SINS/CNS组合导航系统，其特征在于：包括天文导航子系统、惯性导航子系统和信息融合子系统；天文导航子系统和惯性导航子系统为信息融合子系统提供位置、姿态信息，信息融合子系统为惯性导航子系统提供估计误差；所述天文导航子系统，包括大视场星敏感器、大气折射模型、数字滤波器、天文定位单元和天文定姿单元；大视场星敏感器将观测到的星光折射角提供给大气折射模型；大气折射模型根据星光折射角计算折射恒星的视高度，并将其提供给数字滤波器；数字滤波器对视高度信息进行降噪处理，并将处理后的信息发送给天文定位单元；天文定位单元利用基于星光折射间接敏感地平的解析天文定位方法得到位置信息和地平信息；...

【技术特征摘要】
1.一种基于全面最优校正的SINS/CNS组合导航系统，其特征在于:包括天文导航子系统、惯性导航子系统和信息融合子系统；天文导航子系统和惯性导航子系统为信息融合子系统提供位置、姿态信息，信息融合子系统为惯性导航子系统提供估计误差； 所述天文导航子系统，包括大视场星敏感器、大气折射模型、数字滤波器、天文定位单元和天文定姿单元；大视场星敏感器将观测到的星光折射角提供给大气折射模型；大气折射模型根据星光折射角计算折射恒星的视高度，并将其提供给数字滤波器；数字滤波器对视高度信息进行降噪处理，并将处理后的信息发送给天文定位单元；天文定位单元利用基于星光折射间接敏感地平的解析天文定位方法得到位置信息和地平信息；天文定姿单元利用大视场星敏感器提供的惯性姿态信息和天文定位单元提供的地平信息确定姿态信息；该大视场星敏感器是采用数学仿真同时观测多颗恒星，直接输出飞行器的惯性姿态信息和折射恒星的星光折射角；该大气折射模型是国际参考大气(CIRA) 1986，利用该大气折射模型根据星光折射角计算出折射恒星的视高度；该数字滤波器是二阶数字低通滤波器；该天文定位单元是利用视高度信息计算飞行器的位置；该天文定姿单元是直接利用惯性姿态信息和地平信息计算飞行器相对于导航坐标系的姿态信息； 所述惯性导航子系统，包括惯性测量单元和SINS解算单元；INS解算单元利用惯性测量元件的输入解算出飞行器的位置和姿态信息；并利用信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新龙，金光瑞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：