基于地标信息的车载惯导姿态修正技术-论文.pdf

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1、2014正海军航空工程学院学报2Ol4第29卷第4期JournalofNavalAeronauticalandAstronauticalUniversity、，01．29NO．4文章编号：1673—1522(2014)04．0315—04DOI：10．7682／j．issn．1673一I522．2014．04．004基于地标信息的车载惯导姿态修正技术李瑞涛，徐胜红，曹文静(海军航空工程学院控制工程系，山东烟台264001)摘要：惯导与速率计构成的组合系统是机动作战车辆较常使用的自主定位定向系统，其惯导姿态精度将直接影响组合定位精度。文章利用车辆运动途中的地标

2、信息，讨论了车载惯导姿态误差估计与修正技术，通过仿真分析了地标位置与车辆零速信息在惯导姿态修正过程中的作用。结果表明：利用地标信息是进行车载惯导姿态修正较为实用的途径，在此基础上可以有效提高车载惯导／速率计组合定位系统的精度。关键词：惯导系统；组合定位；地标点；姿态误差中图分类号：TN966；U463．6文献标志码：A车载导航系统用途日益广泛，目前民用车辆大多目前的买际应用中，车载惯导系统有。半台式和捷采用GPS，而军用机动装备的关键车辆为满足自主导联式2类，不过随着捷联惯导系统技术越来越成熟、应航需求，则多选取多种导航手段配合使用”。一，其中以用越来越普遍

3、，在今后一般的车载应用场合将以捷联惯导系统与速率计组合的导航方式最为常见。车载惯导为主。这里以指北方位捷联惯导系统为例进行惯导／速率计组合导航系统通常利用惯导姿态信息结讨论。合速率计提供的里程数据进行实时定位计算，因而这考虑到在车载条件下，通常垂向速度相对较小，类组合系统对惯导姿态精度要求较高。惯导系统工而且很多时候高度数据并不是必需的，因而选择捷联作自主性和抗干扰能力强，但是其姿态误差会随时间惯导系统的状态向量(共7维)为逐渐增大，这就导致组合系统的定位误差也会随时间X=[SA，8L，&。面，咖，咖咖IT。(1)增大。根据文献[3]给出的捷联惯导一般误差方

4、程，结合为改善组合系统定位精度，在实际系统中往往采车载条件下的导航需求，通过适当简化，可以得到车取用地标点位置数据直接补偿组合导航位置参数的载捷联惯导误差方程展开式表示为：方法进行位置修正。显然，这种方式仅仅修正组合系统的位置输出，并不能改善惯导姿态输出精度。=面+乩；(2a)随着组合导航系统应用Et益广泛，对组合导航系统的各方面性能要求也越来越高。在很多组合导航去面；(2b)系统中，各子系统通过最优滤波方法实现了信息的深=一+却+度融合，能够全面提高导航系统的性能。鉴于此，，在分析车载捷联式惯导误差模型基础上，利用地标点sinL+)勘+位置等信息，应用最优

5、滤波算法估计车载惯导的姿态误差。该误差估计值用于车载惯导的输出或反馈校(2~％vnc0s￡+华)SL+V；(2c)正，能够提高惯导系统的姿态输出精度。仿真结果表明：利用地标位置数据可以较好地估815n一-2(sin¨L+)面一计出惯导姿态误差，而同时利用地标位置和车辆零速信息时，则惯导姿态误差估计效果更好；在此基础上，c。sL+)乩；(2d)车载惯导／速率计组合定位系统的精度可以得到有效提高。=(。sinL+兰凑)咖，一1车载捷联式惯导误差模型(m~cosL+簧)咖：一去渤；(2e)收稿日期：20l4-o3．09；修回日期：2014．04．19作者简介：李瑞

6、涛(1974一)，男，副教授，硕十。·3l6·海军航空工程学院学报第29卷黝E=一g，+(2幻jsinL)SvK+V￡；(3c)、=一n+)”N：g咖一2(∞sinL)SvE+V；(3d)去面一sin说+占；(2f)=in一i,COS一去勖+s；(3e)=(c。s￡+簧)币+咖+面+(03i~COS+乩。(2g)咖=_(i,sin咖，+去E-in+s(3f)式(2)中，各参数定义参见文献【3]。：=(c。sL)+面+(c。sL)aL+(3g)式(3)中，g是当地重力加速度值。·2基于地标位置的车载惯导姿态修正按式(I)确定系统状态变量，则系统状态方程为2．1

7、基本方案．]I}=+GW。(4)式(4)中：F、G分别是状态向量和噪声向量的系数矩车辆行驶过程中的地标点是位置已知的点，可以阵；W是系统噪声，且=[V，V，8，，。】。是事先经过精确位置测量的单个标志点，也可以是一些具有显著特征且位置已知的标志物。可见，位置信当车辆在地标点停车时，将地标点位置数据与惯息是地标点能够提供的最基本的参考信息。导输出位置参数进行比较得到惯导位置误差，该误差基于地标位置数据的车载惯导姿态修正基本方作为惯导姿态误差估计的量测值，即z。=[，删，则案如图1所示。车辆在地标点暂时停车，将车载惯导得到系统量测方程为位置数据与地标位置数据进行

8、比较，通常地标位置是Z=日十Vp。(5)比较精确的，