专利名称：应用于微机械组合导航系统的偏航角修正方法和修正装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正方法，同时还涉及一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正装置。
背景技术：
采用基于微机械技术的惯性测量单元(MU)和卫星接收机组成的组合导航系统结合了卫星导航的高精度定位，误差无积累及惯性导航的自主性、实时性等优点，使导航系统的成本下降，可靠性增加，精度得到明显提高。但是，微机械惯性器件本身存在精度相对较低的问题，在传统的组合导航算法中，由于偏航角可观测性较差，偏航角会逐渐发散。
发明内容
本发明解决的技术问题是针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正方法，同时还提供了一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正装置，采用本发明可以对微机械组合导航产品的偏航角进行修正，通过将偏航角的误差限制在一定范围内，提高了微机械惯性测量单元与卫星导航数据的融合精度，使微机械组合导航产品更适用于各种近程战术武器。本发明的技术解决方案是本发明一方面公开了一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正方法，包括以下步骤采用微机械纯惯导进行导航解算；利用导航解算获得的载体速度、载体位置与卫星导航接收机的定位数据进行组合导航，进一步还包括对偏航角的修正步骤,具体为(I)确定停止对偏航角进行修正的非修正时刻若载体水平速度小于速度限定值，则停止对偏航角的修正；若载体存在航向的机动，则停止对偏航角的修正；若载体的横向过载大于横向过载限定值，则停止对偏航角的修正；若载体高度高于高度限定值，则停止对偏航角的修正；若俯仰角大于俯仰角限定值,则停止对偏航角的修正；若载体偏航角与弹道偏角的夹角小于修正限定值,则停止对偏航角的修正；(2)在所述非修正时刻之外，根据偏航角的修正值对偏航角进行限幅修正。本发明另一方面公开了一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正装置，包括修正停止单元和限幅修正单元，所述修正停止单元根据下述条件确定非修正时刻并输出有效的修正停止信号若载体水平速度小于速度限定值，则停止对偏航角的修正；
若载体存在航向的机动，则停止对偏航角的修正；若载体的横向过载大于横向过载限定值，则停止对偏航角的修正；若载体高度高于高度限定值，则停止对偏航角的修正；若俯仰角大于俯仰角限定值,则停止对偏航角的修正；若载体偏航角与弹道偏角的夹角小于修正限定值,则停止对偏航角的修正；所述限幅修正单元对偏航角修正值进行限幅修正，并在修正停止信号有效期间，停止对所述偏航角修正值的修正。进一步的，上述限幅修正单元的限幅修正值>偏航角修正值/n，其中η为在一个 偏航角计算周期中，所述纯惯导解算输出的次数。进一步的，上述限幅修正单元在每个纯惯导的解算周期进行一次限幅修正。本发明与现有技术相比具有如下优点本发明针对低精度的微机械组合系统，在传统的组合算法对偏航角进行修正，可将偏航角误差限制在一定范围内，起到误差约束的目的，满足微机械组合导航系统长期稳定工作的需要。本发明以满足各种武器系统的导航需求为前提，以低成本的显著优势替代高精度、高成本的惯组，使得微机械组合导航系统扬长避短，达到特定应用环境下精确导航的要求。该方法便于工程应用，适于批量化生产。
图1为纯惯导解算流程图2为本发明的偏航角修正方法流程图
图3为姿态角仿真曲线；
图4为计算误差角的流程图5为偏航角修正量的弱化处理流程图
图6为Vel_Yaw计算误差曲线图。
具体实施例方式下面就结合附图对本发明做进一步介绍。微机械纯惯导的导航解算过程是一个积分计算的过程。利用当前得到的角速率数据对姿态角与捷联矩阵进行更新，再将当前的加速度数据在新矩阵下映射，得到东北天坐标系的投影，完成东、北、天方向速度与位置的更新，计算流程图见图1。其中姿态角的定义与旋转顺序有关，不同的飞行弹道应选择不同的坐标系，以减小导航参数表征误差。组合导航计算主要是利用纯惯导计算的载体速度、载体位置与获得的卫星导航接收机的定位数据比较获得量测方程，通过数学推导可以获得状态方程，经过Kalman滤波方程后可以获得导航参数的误差项。卫星导航和纯惯导输出信号通过Kalman滤波器进行组合，滤波器的输出作为误差估计值对导航参数进行校正。在上述利用微机械纯惯导和卫星的定位数据进行组合导航的过程中，本发明进一步引入了采用载体速度对偏航角的修正过程。对偏航角的修正需要进行严格的逻辑判断，保证修正时弹道偏角能够尽量逼近载体的航向角，从而将侧滑角控制在一个小范围内，即修正时残余的误差尽量小。此时利用东向速度与北向速度的矢量关系，计算弹道偏角。(I)在对偏航角进行修正时，需要确定对偏航角的非修正时刻，在该非修正时刻需要停止对偏航角的修正。非修正时刻的确定如下a、根据载体速度确定非修正时刻由东速和北速计算水平面内速度矢量的方法如下
权利要求
1.一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正方法，包括以下步骤采用微机械纯惯导进行导航解算；利用导航解算获得的载体速度、载体位置与卫星导航接收机的定位数据进行组合导航，其特征在于，包括以下步骤(1)确定停止对偏航角进行修正的非修正时刻若载体水平速度小于速度限定值，则停止对偏航角的修正；若载体存在航向的机动，则停止对偏航角的修正；若载体的横向过载大于横向过载限定值，则停止对偏航角的修正；若载体高度高于高度限定值，则停止对偏航角的修正；若俯仰角大于俯仰角限定值，则停止对偏航角的修正；若载体偏航角与弹道偏角的夹角小于修正限定值，则停止对偏航角的修正；(2)在所述非修正时刻之外，根据偏航角的修正值对偏航角进行限幅修正。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，对偏航角的修正值进行限幅修正时，限幅修正值>偏航角修正值/n，其中η为在一个偏航角计算周期中，所述纯惯导解算输出的次数。
3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述限幅修正在每个纯惯导的解算周期中对修正值进行一次修正。
4.一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正装置，其特征在于，包括修正停止单元和限幅修正单元，所述修正停止单元根据下述条件确定非修正时刻并输出有效的修正停止信号若载体水平速度小于速度限定值，则停止对偏航角的修正；若载体存在航向的机动，则停止对偏航角的修正；若载体的横向过载大于横向过载限定值，则停止对偏航角的修正；若载体高度高于高度限定值，则停止对偏航角的修正；若俯仰角大于俯仰角限定值，则停止对偏航角的修正；若载体偏航角与弹道偏角的夹角小于修正限定值，则停止对偏航角的修正；所述限幅修正单元对偏航角修正值进行限幅修正，并在修正停止信号有效期间，停止对所述偏航角修正值的修正。
5.如权利要求4所述装置，其特征在于所述限幅修正单元的限幅修正值>偏航角修正值/η，其中η为在一个偏航角计算周期中，所述纯惯导解算输出的次数。
6.如权利要求4或5所述装置，其特征在于所述限幅修正单元在每个纯惯导的解算周期进行一次限幅修正。
全文摘要
本发明公开了一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正方法，包括以下步骤采用微机械纯惯导进行导航解算；利用导航解算获得的载体速度、载体位置与卫星导航接收机的定位数据进行组合导航；确定停止对偏航角进行修正的非修正时刻；在非修正时刻之外，根据偏航角的修正值对偏航角进行限幅修正。同时本发明还公开了一种应用于微机械组合导航系统的偏航角修正装置，包括修正停止单元和限幅修正单元，修正停止单元根据下述条件确定非修正时刻并输出有效的修正停止信号；限幅修正单元对偏航角修正值进行限幅修正，并在修正停止信号有效期间，停止对所述偏航角修正值的修正。采用本发明对微机械组合导航产品的偏航角进行修正。
文档编号G01C21/20GK103017765SQ201210527970
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者董帅, 刘海涛, 汪守利, 唐珊珊, 张钰, 阙兴涛 申请人:北京遥测技术研究所, 航天长征火箭技术有限公司
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