CN108413982B - 一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法，其技术特点是包括以下步骤：以惯导***为中心，测得卫导接收天线所处位置与惯导的三维空间距离；根据姿态矩阵计算位置杆臂投影；位置杆臂在卡尔曼滤波观测矩阵的补偿。本发明基于位置杆臂在载体坐标系和导航坐标系投影值的关系进行位置杆臂补偿，较好地解决了惯性导航***动态初始对准这一实际工程应用问题，使得***初始对准动态适应性有了保证，提高动态对准精度；同时，本发明在补偿位置杆臂误差时，计算方法简单，能够有效补偿位置杆臂引起的动态初始对准误差，提高初始对准载体机动适应性，可广泛用于舰船导航领域。

Description

一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法
技术领域
本发明属于惯性导航技术领域，尤其是一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法。
背景技术
在大型舰船上，惯导与卫导接收天线的安装位置通常相距很远，两个***之间安装位置的三维空间差称之为杆臂。由于杆臂的存在，当载体摇摆时，惯性导航***的加速度计会产生离心加速度和切向加速度，导致加速度计产生测量误差，进而产生额外的速度误差。现有对杆臂效应的研究大都集中在杆臂效应对速度匹配方法的影响，很少涉及到位置匹配初始对准影响。
实际上，由于舰船的运动，尤其是航向的变化，会导致位置杆臂投影到导航坐标系后是变化的，会在位置匹配观测模式下引入较大的观测误差，进而引起初始对准效果变差，因此有必要对位置匹配模式下的位置杆臂进行补偿。
发明内容
本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法，解决位置杆臂对舰船动态对准影响大的问题。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法，包括以下步骤：
步骤1：以惯导***为中心，测得卫导接收天线所处位置与惯导的三维空间距离；
步骤2、根据姿态矩阵计算位置杆臂投影；
步骤3、位置杆臂在卡尔曼滤波观测矩阵的补偿。
所述步骤2计算位置杆臂投影采用如下公式：
Figure BDA0001517394280000011
xb,yb,zb为卫导接收天线所处坐标在惯导***所定义的坐标，xn,yn,zn为卫导接收天线在导航坐标系的投影。
所述步骤3采用如下公式进行补偿：
Figure BDA0001517394280000021
δL为纬度误差；δλ为经度误差；δh为高程误差；Lins为惯导纬度；Lgnss为卫导纬度；π为圆周率，取为3.141592653589793；λins为惯导经度；λgnss为卫导经度；hins为惯导高程；hgnss为卫导高程。
本发明的优点和积极效果是：
本发明基于位置杆臂在载体坐标系和导航坐标系投影值的关系进行位置杆臂补偿，较好地解决了惯性导航***动态初始对准这一实际工程应用问题，使得***初始对准动态适应性有了保证，提高动态对准精度；同时，本发明在补偿位置杆臂误差时，计算方法简单，能够有效补偿位置杆臂引起的动态初始对准误差，提高初始对准载体机动适应性。
附图说明
图1是本发明的处理流程图；
图2是本发明的卫导接收天线与惯导位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、以惯导***为中心，测得卫导接收天线所处位置与惯导的三维空间距离(卫导与惯导距离)。
如图2所示，以惯导***所在位置为原点，指向右舷为x轴正向，指向舰艏为y轴正向，垂直舰面指向天为z轴正向，按照定义的坐标系，测得卫导接收天线所处位置与惯导的三维空间距离，则卫导接收天线所处坐标在惯导***所定义的坐标为(xb,yb,zb)。
步骤2、根据姿态矩阵计算位置杆臂投影。
在载体坐标系中，卫导接收天线相对惯性导航***的位置是不变的，其在导航坐标系的投影(xn,yn,zn)，随着载体姿态、航向的变化而变化。卫导接收天线坐标在导航坐标系投影与在载体坐标系投影关系如下：
Figure BDA0001517394280000031
步骤3、位置杆臂在卡尔曼滤波观测矩阵的补偿。
本发明是通过补偿卡尔曼滤波观测矩阵实现的。卫导相对惯导的位置杆臂投影到导航坐标系后，xn指南北向，影响纬度误差,yn指东西向，影响经度误差，zn指天向，影响垂向误差。根据观测方程，可以得到位置杆臂补偿方法。由于卫导位置坐标单位为m，需要转换成与经纬度相同的单位rad，则观测方程位置杆臂具体补偿公式如下：
Figure BDA0001517394280000032
δL为纬度误差；δλ为经度误差；δh为高程误差；Lins为惯导纬度；Lgnss为卫导纬度；π为圆周率，取为3.141592653589793；λins为惯导经度；λgnss为卫导经度；hins为惯导高程；hgnss为卫导高程。
通过以上步骤，可实现惯性导航***动态对准位置杆臂补偿的功能，有效地提高动态对准精度。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种舰船动态对准位置杆臂补偿方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：以惯导***为中心，测得卫导接收天线所处位置与惯导的三维空间距离；
步骤2、根据姿态矩阵计算位置杆臂投影；
步骤3、位置杆臂在卡尔曼滤波观测矩阵的补偿；
所述步骤2计算位置杆臂投影采用如下公式：
Figure FDA0003011096220000011
xb,yb,zb为卫导接收天线所处坐标在惯导***所定义的坐标，xn,yn,zn为卫导接收天线在导航坐标系的投影；
所述步骤3采用如下公式进行补偿：
Figure FDA0003011096220000012
δL为纬度误差；δλ为经度误差；δh为高程误差；Lins为惯导纬度；Lgnss为卫导纬度；π为圆周率，取为3.141592653589793；λins为惯导经度；λgnss为卫导经度；hins为惯导高程；hgnss为卫导高程。
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