應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法和修正裝置的製作方法
2023-07-22 08:40:31 1
專利名稱：應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法和修正裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法，同時還涉及一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正裝置。
背景技術：
採用基於微機械技術的慣性測量單元(MU)和衛星接收機組成的組合導航系統結合了衛星導航的高精度定位，誤差無積累及慣性導航的自主性、實時性等優點，使導航系統的成本下降，可靠性增加，精度得到明顯提高。但是，微機械慣性器件本身存在精度相對較低的問題，在傳統的組合導航算法中，由於偏航角可觀測性較差，偏航角會逐漸發散。
發明內容
本發明解決的技術問題是針對現有技術的不足，本發明提供了一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法，同時還提供了一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正裝置，採用本發明可以對微機械組合導航產品的偏航角進行修正，通過將偏航角的誤差限制在一定範圍內，提高了微機械慣性測量單元與衛星導航數據的融合精度，使微機械組合導航產品更適用於各種近程戰術武器。本發明的技術解決方案是本發明一方面公開了一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法，包括以下步驟採用微機械純慣導進行導航解算；利用導航解算獲得的載體速度、載體位置與衛星導航接收機的定位數據進行組合導航，進一步還包括對偏航角的修正步驟,具體為(I)確定停止對偏航角進行修正的非修正時刻若載體水平速度小於速度限定值，則停止對偏航角的修正；若載體存在航向的機動，則停止對偏航角的修正；若載體的橫向過載大於橫向過載限定值，則停止對偏航角的修正；若載體高度高於高度限定值，則停止對偏航角的修正；若俯仰角大於俯仰角限定值,則停止對偏航角的修正；若載體偏航角與彈道偏角的夾角小於修正限定值,則停止對偏航角的修正；(2)在所述非修正時刻之外，根據偏航角的修正值對偏航角進行限幅修正。本發明另一方面公開了一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正裝置，包括修正停止單元和限幅修正單元，所述修正停止單元根據下述條件確定非修正時刻並輸出有效的修正停止信號若載體水平速度小於速度限定值，則停止對偏航角的修正；
若載體存在航向的機動，則停止對偏航角的修正；若載體的橫向過載大於橫向過載限定值，則停止對偏航角的修正；若載體高度高於高度限定值，則停止對偏航角的修正；若俯仰角大於俯仰角限定值,則停止對偏航角的修正；若載體偏航角與彈道偏角的夾角小於修正限定值,則停止對偏航角的修正；所述限幅修正單元對偏航角修正值進行限幅修正，並在修正停止信號有效期間，停止對所述偏航角修正值的修正。進一步的，上述限幅修正單元的限幅修正值>偏航角修正值/n，其中η為在一個 偏航角計算周期中，所述純慣導解算輸出的次數。進一步的，上述限幅修正單元在每個純慣導的解算周期進行一次限幅修正。本發明與現有技術相比具有如下優點本發明針對低精度的微機械組合系統，在傳統的組合算法對偏航角進行修正，可將偏航角誤差限制在一定範圍內，起到誤差約束的目的，滿足微機械組合導航系統長期穩定工作的需要。本發明以滿足各種武器系統的導航需求為前提，以低成本的顯著優勢替代高精度、高成本的慣組，使得微機械組合導航系統揚長避短，達到特定應用環境下精確導航的要求。該方法便於工程應用，適於批量化生產。
圖1為純慣導解算流程圖2為本發明的偏航角修正方法流程圖
圖3為姿態角仿真曲線；
圖4為計算誤差角的流程圖5為偏航角修正量的弱化處理流程圖
圖6為Vel_Yaw計算誤差曲線圖。
具體實施例方式下面就結合附圖對本發明做進一步介紹。微機械純慣導的導航解算過程是一個積分計算的過程。利用當前得到的角速率數據對姿態角與捷聯矩陣進行更新，再將當前的加速度數據在新矩陣下映射，得到東北天坐標系的投影，完成東、北、天方向速度與位置的更新，計算流程圖見圖1。其中姿態角的定義與旋轉順序有關，不同的飛行彈道應選擇不同的坐標系，以減小導航參數表徵誤差。組合導航計算主要是利用純慣導計算的載體速度、載體位置與獲得的衛星導航接收機的定位數據比較獲得量測方程，通過數學推導可以獲得狀態方程，經過Kalman濾波方程後可以獲得導航參數的誤差項。衛星導航和純慣導輸出信號通過Kalman濾波器進行組合，濾波器的輸出作為誤差估計值對導航參數進行校正。在上述利用微機械純慣導和衛星的定位數據進行組合導航的過程中，本發明進一步引入了採用載體速度對偏航角的修正過程。對偏航角的修正需要進行嚴格的邏輯判斷，保證修正時彈道偏角能夠儘量逼近載體的航向角，從而將側滑角控制在一個小範圍內，即修正時殘餘的誤差儘量小。此時利用東向速度與北向速度的矢量關係，計算彈道偏角。(I)在對偏航角進行修正時，需要確定對偏航角的非修正時刻，在該非修正時刻需要停止對偏航角的修正。非修正時刻的確定如下a、根據載體速度確定非修正時刻由東速和北速計算水平面內速度矢量的方法如下
權利要求
1.一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法，包括以下步驟採用微機械純慣導進行導航解算；利用導航解算獲得的載體速度、載體位置與衛星導航接收機的定位數據進行組合導航，其特徵在於，包括以下步驟(1)確定停止對偏航角進行修正的非修正時刻若載體水平速度小於速度限定值，則停止對偏航角的修正；若載體存在航向的機動，則停止對偏航角的修正；若載體的橫向過載大於橫向過載限定值，則停止對偏航角的修正；若載體高度高於高度限定值，則停止對偏航角的修正；若俯仰角大於俯仰角限定值，則停止對偏航角的修正；若載體偏航角與彈道偏角的夾角小於修正限定值，則停止對偏航角的修正；(2)在所述非修正時刻之外，根據偏航角的修正值對偏航角進行限幅修正。
2.如權利要求1所述方法，其特徵在於，對偏航角的修正值進行限幅修正時，限幅修正值>偏航角修正值/n，其中η為在一個偏航角計算周期中，所述純慣導解算輸出的次數。
3.如權利要求1或2所述方法，其特徵在於，所述限幅修正在每個純慣導的解算周期中對修正值進行一次修正。
4.一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正裝置，其特徵在於，包括修正停止單元和限幅修正單元，所述修正停止單元根據下述條件確定非修正時刻並輸出有效的修正停止信號若載體水平速度小於速度限定值，則停止對偏航角的修正；若載體存在航向的機動，則停止對偏航角的修正；若載體的橫向過載大於橫向過載限定值，則停止對偏航角的修正；若載體高度高於高度限定值，則停止對偏航角的修正；若俯仰角大於俯仰角限定值，則停止對偏航角的修正；若載體偏航角與彈道偏角的夾角小於修正限定值，則停止對偏航角的修正；所述限幅修正單元對偏航角修正值進行限幅修正，並在修正停止信號有效期間，停止對所述偏航角修正值的修正。
5.如權利要求4所述裝置，其特徵在於所述限幅修正單元的限幅修正值>偏航角修正值/η，其中η為在一個偏航角計算周期中，所述純慣導解算輸出的次數。
6.如權利要求4或5所述裝置，其特徵在於所述限幅修正單元在每個純慣導的解算周期進行一次限幅修正。
全文摘要
本發明公開了一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正方法，包括以下步驟採用微機械純慣導進行導航解算；利用導航解算獲得的載體速度、載體位置與衛星導航接收機的定位數據進行組合導航；確定停止對偏航角進行修正的非修正時刻；在非修正時刻之外，根據偏航角的修正值對偏航角進行限幅修正。同時本發明還公開了一種應用於微機械組合導航系統的偏航角修正裝置，包括修正停止單元和限幅修正單元，修正停止單元根據下述條件確定非修正時刻並輸出有效的修正停止信號；限幅修正單元對偏航角修正值進行限幅修正，並在修正停止信號有效期間，停止對所述偏航角修正值的修正。採用本發明對微機械組合導航產品的偏航角進行修正。
文檔編號G01C21/20GK103017765SQ201210527970
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者董帥, 劉海濤, 汪守利, 唐珊珊, 張鈺, 闕興濤 申請人:北京遙測技術研究所, 航天長徵火箭技術有限公司