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申请/专利权人：西安现代控制技术研究所

摘要：本发明公开了一种双阵地高精度快速自对准方法，方法包括以下步骤：装定第一阵地地理位置信息、更新第一阵地对准中间量、运动过程中姿态跟踪、装定第二阵地地理位置信息、更新第二阵地对准中间量、计算自对准结果。本发明方法依据双阵地典型应用场景下载体工作特点，设计了高精度对准方法，此方法依赖外部导航基准和其他辅助信息，减少了误差源，具有较好的通用性。

主权项：1.一种双阵地高精度快速自对准方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：装定第一阵地地理位置信息；步骤2：更新第一阵地对准中间量；在t＝0时刻，惯性导航系统建立载体惯性系和导航惯性系，其中，载体惯性系与t＝0时刻的载体系重合，且在惯性空间保持不变；导航惯性系与t＝0时刻的导航系重合，且在惯性空间保持不变；然后，使用惯性器件采集的信息进行对准中间量的持续更新，更新周期与采样周期一致；步骤2-1：在第一阵地地理位置信息已知的条件下，进行对准中间量初始化定义；在初始时刻，对准累积时间N表示解算周期，此时N＝0，初始时刻定义对准中间量m0、的初始值为：m0＝0，其中，m0为权重初值；为由载体惯性系内加权速度积分值构造的三维矩阵中间变量初值；为导航惯性系内加权速度积分值构造的三维矩阵中间变量初值；为三维行向量中间变量初值；步骤2-2：计算第一阵地静态姿态四元数；采用了二子样圆锥补偿算法，在第N个解算周期的等效旋转矢量表示为： 式中，分别为第N个解算周期内的载体系内的第一子样角增量和第二子样角增量；那么在第N个解算周期的姿态四元数表示为： 式中，表示等效旋转矢量对应的姿态四元数；表示的模值；表示第N个解算周期结束后得到的姿态四元数；表示第N-1个解算周期结束后得到的姿态四元数；运算符表示四元数乘法；步骤2-3：计算第一阵地载体惯性系比力积分速度；采用二子样圆锥补偿算法，计算第N个解算周期内的惯性系速度增量ΔV： 式中，分别为第N个解算周期内的载体系内的第一子样速度增量和第二子样速度增量，那么在第N个解算周期的载体坐标系比力积分速度表示为： 式中，为第N个解算周期结束后得到的比力积分速度；为第N-1个解算周期结束后得到的比力积分速度；表示第N个解算周期内对应的载体系至载体惯性系的姿态矩阵： 其中，表示姿态矩阵的第l行、第p列的元素；表示四元数的第s个元素值；规范化处理后的比力积分速度为： 其中，为第N个解算周期结束后归一化的比力积分速度；表示第N个解算周期结束后得到的比力积分速度的第l个分量；步骤2-4：递推第一阵地静态对准累积时间；对准累积时间是惯性导航系统采样周期的函数，表示为： 式中，为第N个解算周期对应的对准累积时间；为第N-1个解算周期对应的对准累积时间；ΔT表示惯性导航系统采样周期；步骤2-5：递推第一阵地导航惯性系静态重力积分速度；载体在地表受重力影响，存在与地球自转速度有关的重力积分速度 其中，g表示当地重力加速度值；ωie表示地球自转角速度值，LA表示第一阵地纬度值；规范化处理后的重力积分速度为： 其中，为第N个解算周期结束后归一化的重力积分速度；表示第N个解算周期结束后得到的重力积分速度的第l个分量；步骤2-6：获取第一阵地对准中间量；在第N个解算周期，对准中间量与规范化的比力积分速度、规范化的重力积分速度、上一个周期的对准中间量有关，表示为： mN＝mN-1+a mN-1＝mN，其中，a为的模值平方；mN、mN-1分别表示第N个、第N-1个解算周期内的加权系数；分别表示第N个、第N-1个解算周期内由载体惯性系内加权速度积分值递推计算得到的三维矩阵中间变量；分别表示第N个、第N-1个解算周期内由导航惯性系内加权速度积分值递推计算得到的三维矩阵中间变量；表示第N个解算周期结束后得到的比力积分速度归一化后的第l个分量；表示第N个解算周期结束后得到的重力积分速度归一化后的第l个分量；分别表示第N个解算周期结束后的三维行向量中间变量；分别表示第N-1个解算周期结束后的三维行向量中间变量；步骤2-7：接收转移指令，存储第一阵地对准中间量；在时刻，惯性导航系统从发射系统收到转移指令，停止计算第一阵地对准中间量，并标记此时解算周期为N*＝N；步骤3：运动过程中姿态跟踪；步骤4：装定第二阵地地理位置信息；步骤5：更新第二阵地对准中间量；在时刻，惯性导航系统随载体转移到第二阵地，从运动状态变为静止状态，该阶段解算周期N不置零，并持续更新第二阵地的对准中间量；步骤5-1：比力积分速度和重力积分速度初始化；在第二阵地系统处于静止状态，由于载体速度为0，需对比力积分速度进行初始化定义；首先，定义此阶段的比力积分速度初值： 式中，表示第二位置载体惯性系比力积分速度初值；然后，定义此阶段的比力积分速度初值： 式中，表示第二位置导航惯性系重力积分速度初值；步骤5-2：计算第二阵地静态姿态四元数；采用二子样标准算法计算姿态四元数，计算过程同步骤2-2；步骤5-3：解算速度积分；首先，计算惯性系比力积分速度： 式中，为第二位置上第N个解算周期结束后得到的比力积分速度；为第二位置上第N-1个解算周期结束后得到的比力积分速度；规范化处理后的比力积分速度为： 式中，表示的归一化结果；表示的第l个分量；然后，计算惯性系重力积分速度： 其中，表示地心地固坐标系与第一阵地地理坐标系之间的姿态矩阵；表示第二阵地地理坐标系与地心地固坐标系之间的姿态矩阵；表示第二位置上第N个导航解算周期后导航惯性系重力积分速度；规范化处理后的重力积分速度为： 式中，表示第二位置上第N个导航解算周期后导航惯性系重力积分速度的归一化值；表示的第l个分量；步骤5-4：获取第二阵地对准中间量； m′N＝m′N-1+a′ m′N-1＝m′N式中，a′为的模值平方；m′N、m′N-1分别表示第二阵地的第N个、第N-1个解算周期内的加权系数；中间变量的初值为分别表示第二阵地上第N个、第N-1个解算周期内由载体惯性系内加权速度积分值递推计算得到的三维矩阵中间变量；分别第二阵地上表示第N个、第N-1个解算周期内由导航惯性系内加权速度积分值递推计算得到的三维矩阵中间变量；表示第二阵地上第N个解算周期结束后得到的比力积分速度归一化后的第l个分量；表示第二阵地上第N个解算周期结束后得到的重力积分速度归一化后的第l个分量；步骤5-5：收到对准结果计算指令，存储第二阵地对准中间量；在时刻，惯性导航系统从发射系统收到对准结果计算指令，停止计算第二阵地对准中间量，并标记此时解算周期为N**＝N；步骤6：计算自对准结果；在时刻结束步骤5的同时，执行如下计算过程： Rdg＝Se-1·DeC1＝I3×3+Rdg×-1I3×3-Rdg× 其中，Cx、Cy、Cz、Bx、By、Bz、B0、Sx、Sy、Sz、S0、rx、ry、rz、r0、Ce、Se、Rdg、C1均为对准计算的中间变量；detSx表示求方阵的行列式；表示计算得到的对准开始时刻的导航惯性系与载体惯性系姿态矩阵； 其中，表示对准结束时刻导航系至导航惯性系的姿态矩阵；即为对准结束时刻得到的对准姿态阵；由姿态阵反算欧拉角： 其中，θ0表示对准得到的滚转角，γ0表示对准得到的俯仰角，ψ0表示对准得到的航向角。

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