CN112985382B - 一种高精度的战斗机地形参考导航定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度的战斗机地形参考导航定位方法，在航空器飞行过程中，基于飞行控制***参数，结合数字地形高程数据库，通过组合Sandia惯性地形辅助导航***（SITAN）和地形轮廓匹配***（TERCOM），实现对惯性导航***（INS）的导航定位修正，为航空器提供高精度的导航定位。

Description

一种高精度的战斗机地形参考导航定位方法
技术领域
本发明涉及航空电子***技术与数据分析技术，尤其是航空器中广泛应用的导航定位技术中涉及的辅助导航定位技术，此类***包括但不限于惯性导航***、地形参考导航定位技术等具体产品。
技术背景
地形参考导航定位技术(Terrain Aided Navigation，简称TAN)是全球导航***(Global Positioning System，简称GPS)信号弱或无信号情况下利用地形信息和高度表作为辅助手段来修正惯性导航***(Inertial Navigation System，简称INS)累积误差的导航技术。TAN技术在地形特征明显的区域，具有较高的导航精度，对战斗机近空支援、低空强击、突防、截击等战术飞行也十分有用。TAN***能够作为INS/GPS组合导航***的有效补充，满足各种航行器低空、超低空的自主导航需要。
TAN技术常用的技术为Sandia惯性地形辅助导航***(SITAN)和地形轮廓匹配***(TERCOM)，基于飞行控制***参数，结合数字地形高程数据库，通过组合SITAN和TERCOM两种导航定位***，实现对INS的导航定位修正，为航空器提供高精度的导航定位。
发明内容
本发明公开了一种高精度的战斗机地形参考导航定位方法，在航空器飞行过程中，基于飞行控制***参数，结合数字地形高程数据库，通过组合Sandia惯性地形辅助导航***SITAN和地形轮廓匹配***TERCOM，实现对惯性导航***INS的导航定位修正，为航空器提供高精度的导航定位。
本发明提供了一种高精度的战斗机地形参考导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A，飞行控制***生成气压高度数据hp和雷达高度数据hr；
步骤B，飞行控制***将生成的气压高度数据hp发送给惯性导航***INS；
步骤C，结合飞行控制***发送的气压高度数据hp，惯性导航***INS生成惯性气压高度数据hINS；
步骤D，惯性导航***INS发送位置数据P(L,λ)给数字地形高程数据库；
步骤E，根据步骤B的位置数据P(L,λ)，数字地形高程数据库提取出相应的数字地形高程数据hDEM；
步骤F，飞行控制***、惯性导航***INS、数字地形高程数据库分别发送雷达高度数据hr、惯性气压高度数据hINS和数字地形高程数据hDEM给数据处理***；
步骤G，数据处理***对步骤F的数据进行处理，计算生成实际高度数据hT和预测高度数据hT ’，发送给数据存储***；
步骤H，数据存储***将实时的高度数据ht发送给Sandia惯性地形辅助导航***SITAN，航空器经过一定的地形轮廓长度即飞行路径后，数据存储***将长度为d的地形轮廓长度hd发送给地形轮廓匹配***TERCOM；
步骤I，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN根据实时的高度数据ht计算位置修正数据θSITAN，地形轮廓匹配***TERCOM根据地形轮廓长度hd计算位置修正数据θTERCOM；
步骤J，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN将计算的位置修正数据θSITAN发送给惯性导航***INS，地形轮廓匹配***TERCOM将计算的位置修正数据θTERCOM发送给惯性导航***INS；
步骤K，惯性导航***INS根据步骤J的位置修正数据对自身位置进行修正，修正公式如下：
式中，Pnew为修正后惯性导航***INS位置，P为惯性导航***INS修正前位置，d为地形轮廓长度，n为循环次数，n％d表示n除以d的余数；
步骤L，重复步骤A至步骤K，对航空器的位置进行持续修正。
进一步的，所述步骤A中，飞行控制***根据气压高度计和雷达高度计分别生成气压高度数据hp和雷达高度数据hr；
进一步的，所述步骤B中，飞行控制***将生成的气压高度数据hp发送给惯性导航***INS；
进一步的，所述步骤C中，惯性导航***INS结合飞行控制***发送的气压高度数据hp，生成惯性气压高度数据hINS；
进一步的，所述步骤D中，惯性导航***INS将当前航空器的位置数据P(L,λ)发送给数字地形高程数据库；
进一步的，所述步骤E中，数字地形高程数据库根据惯性导航***INS发送来的位置数据P(L,λ)提取出相应的数字地形高程数据hDEM；
进一步的，所述步骤F中，飞行控制***、惯性导航***INS、数字地形高程数据库分别将雷达高度数据hr、惯性气压高度数据hINS和数字地形高程数据hDEM发送给数据处理***；
进一步的，所述步骤G中，数据处理***对雷达高度数据hr、惯性气压高度数据hINS和数字地形高程数据hDEM进行处理，计算生成实际高度数据hT和预测高度数据hT ’，并发送给数据存储***；
进一步的，所述步骤H中，数据存储***将实时的高度数据ht发送给Sandia惯性地形辅助导航***SITAN，航空器经过一定的地形轮廓长度即飞行路径后，数据存储***将长度为d的地形轮廓长度hd发送给地形轮廓匹配***TERCOM；
进一步的，所述步骤I中，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN根据实时的高度数据ht计算高程误差并导入量测方程，通过卡尔曼滤波计算位置修正数据θSITAN，地形轮廓匹配***TERCOM根据地形轮廓长度hd，通过与真实地形轮廓数据相关性分析计算位置修正数据θTERCOM
进一步的，所述步骤J中，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN将计算的位置修正数据θSITAN发送给惯性导航***INS，地形轮廓匹配***TERCOM将计算的位置修正数据θTERCOM发送给惯性导航***INS；
进一步的，所述步骤K中，惯性导航***INS根据步骤J的位置修正数据对自身位置进行修正，修正公式如下：
式中，Pnew为修正后惯性导航***INS位置，P为惯性导航***INS修正前位置，d为地形轮廓长度，n为循环次数，n％d表示n除以d的余数；
进一步的，所述步骤L中，重复步骤A至步骤K，实时持续的对航空器的位置进行修正，以满足Sandia惯性地形辅助导航***SITAN对初始位置误差的要求以及Sandia惯性地形辅助导航***SITAN和地形轮廓匹配***TERCOM对地形的要求。
该方法与惯性导航***INS结合，在导航定位设备中实现，为航空器提供导航定位、威胁回避、智能贴地告警、精确武器投放等诸多功能，其导航定位结果用于修正惯性导航***INS误差，以实现各种航行器对对高精度导航定位的需要。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
图1图示了根据本发明的实施例的典型流程。
具体实施方式
以下通过较佳实例对本发明的技术方案进行说明，但下述实例并不能限制本发明的保护范围。
本发明所提供的高精度的战斗机地形参考导航定位方法可以软件的形式内置于航空器上的航空电子装置，如导航定位***、飞行控制***、飞行管理***等航电设备。此外，本发明提供的高精度的战斗机地形参考导航定位方法不仅可用于战斗机，也可应用于攻击机、用于作战的无人机等。
附图1为根据本发明的一个实施例形成的单周期典型流程图。在每周期内，方法按照附图1所示顺序执行。
参照图1，在方块101处，飞行控制***生成气压高度数据hp和雷达高度数据hr，并将生成的气压高度数据hp发送给惯性导航***INS，将雷达高度数据hr发送给数据处理***。
参照图1，在方块102处，结合飞行控制***发送的气压高度数据hp，惯性导航***INS生成惯性气压高度数据hINS，并发送惯性气压高度数据hINS给数据处理***，另外，惯性导航***INS发送位置数据P(L,λ)给数字地形高程数据库。
参照图1，在方块103处，根据位置数据P(L,λ)，数字地形高程数据库提取出相应的数字地形高程数据hDEM，并发送给数据处理***。
参照图1，在方块104处，数据处理***对数据进行处理，计算生成实际高度数据hT和预测高度数据hT’，发送给数据存储***。
参照图1，在方块105处，数据存储***将实时的高度数据ht发送给Sandia惯性地形辅助导航***SITAN，在航空器经过一定的地形轮廓长度即飞行路径后，数据存储***将长度为d的地形轮廓长度hd发送给地形轮廓匹配***TERCOM。
参照图1，在方块106处，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN根据实时的高度数据ht，计算位置修正数据θSITAN，并将计算的位置修正数据θSITAN发送给惯性导航***INS。
参照图1，在方块107处，地形轮廓匹配***TERCOM根据地形轮廓长度hd，计算位置修正数据θTERCOM，并将计算的位置修正数据θTERCOM发送给惯性导航***INS。
参照图1，在方块102处，惯性导航***INS根据步骤J的位置修正数据对自身位置进行修正，修正公式如下：
式中，Pnew为修正后惯性导航***INS位置，P为惯性导航***INS修正前位置，d为地形轮廓长度，n为循环次数，n％d表示n除以d的余数。
值得说明的是，上述描述是基于发明的具体实施例而进行的，尽管参照较佳实施例在本发明进行了详细阐述，但本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种高精度的战斗机地形参考导航定位方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤A，飞行控制***生成气压高度数据hp和雷达高度数据hr；
步骤B，飞行控制***将生成的气压高度数据hp发送给惯性导航***INS；
步骤C，结合飞行控制***发送的气压高度数据hp，惯性导航***INS生成惯性气压高度数据hINS；
步骤D，惯性导航***INS发送位置数据P(L, λ)给数字地形高程数据库；
步骤E，根据步骤D的位置数据P(L, λ)，数字地形高程数据库提取出相应的数字地形高程数据hDEM；
步骤F，飞行控制***、惯性导航***INS、数字地形高程数据库分别发送雷达高度数据hr、惯性气压高度数据hINS和数字地形高程数据hDEM给数据处理***；
步骤G，数据处理***对步骤F的数据进行处理，计算生成实际高度数据hT和预测高度数据hT ’，发送给数据存储***；
步骤H，数据存储***将实时的高度数据ht发送给Sandia惯性地形辅助导航***SITAN，航空器经过一定的地形轮廓长度即飞行路径后，数据存储***将长度为d的地形轮廓长度hd发送给地形轮廓匹配***TERCOM；
步骤I，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN根据实时的高度数据ht计算位置修正数据θSITAN，地形轮廓匹配***TERCOM根据地形轮廓长度hd计算位置修正数据θTERCOM；
步骤J，Sandia惯性地形辅助导航***SITAN将计算的位置修正数据θSITAN发送给惯性导航***INS，地形轮廓匹配***TERCOM将计算的位置修正数据θTERCOM发送给惯性导航***INS；
步骤K，惯性导航***INS根据步骤J的位置修正数据对自身位置进行修正，修正公式如下：
；
式中，Pnew为修正后惯性导航***INS位置，P为惯性导航***INS修正前位置，d为地形轮廓长度，n为循环次数，n%d表示n除以d的余数；
步骤L，重复步骤A至步骤K，对航空器的位置进行持续修正。
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