基于分布式惯导自相关的虚拟陀螺重构与精度提升方法

专利主权项内容

1.基于分布式惯导自相关的虚拟陀螺重构与精度提升方法，其特征在于，包括：步骤1：针对冗余多惯导进行时空归一化处理，从物理上构建惯导间的相关性；步骤2：根据陀螺仪的测量输出模型，构建虚拟陀螺误差模，包括：步骤2.1：将陀螺仪的测量输出建模表示为：式中，表示陀螺仪输出的实际值；/>表示陀螺仪输出的真值；ε表示陀螺仪的随机零偏，由一阶马尔可夫模型表示；η表示陀螺仪测量白噪声，τ为陀螺仪随机零偏时间常数；η表示随机零偏白噪声；bg步骤2.2：选取18维的状态变量，根据陀螺仪测量输出模型构建状态方程和量测方程：状态变量X表示为：式中，表示惯导i陀螺仪的随机零偏向量，/>表示惯导i陀螺仪输出向量；i＝1, 2, 3；状态方程表示为：式中，F表示系统矩阵，W表示系统噪声向量，表达式为：W＝[(η) (η) (η) (0) (0) (0)]1T2T3TTTTT式中，τ表示惯导i陀螺仪时间相关系数，I表示3×3单位阵，0表示3×3零阵，0表示3阶零向量，η表示惯导i陀螺仪随机零偏白噪声；i3×33×3i选取3套惯导的陀螺仪输出为量测变量Z：式中，表示惯导i陀螺仪实际测量值；量测方程表示为：Z＝HX+V式中，H表示量测矩阵，V表示量测噪声向量，具体表达式为：V＝[(η) (η) (η)]g1Tg2Tg3TT式中，η表示惯导i陀螺仪测量白噪声；gi步骤3：基于陀螺仪阵列相关性分析，求解虚拟陀螺量测噪声阵和系统噪声阵，包括：步骤3.1：根据白噪声假设，构建量测噪声向量V的方差阵R：式中，表示惯导i陀螺仪测量白噪声η对应的方差阵；gi步骤3.2：陀螺仪阵列安装在同一个物理载体上、测量同一个物理对象，各陀螺仪之间并非相互独立而是存在某种相关性，即角速率随机游走之间存在某种相关性；基于相关性分析，构建系统噪声向量W的方差阵Q：式中，表示惯导i陀螺仪随机零偏白噪声η对应的方差阵；ρ表示惯导i和惯导j陀螺仪之间出的相关系数；j＝1, 2, 3；iij步骤4：根据步骤2中的虚拟陀螺误差模型和步骤3中求解获取的虚拟陀螺量测噪声阵和系统噪声误差阵，执行卡尔曼滤波器进行信息融合，生成虚拟陀螺仪输出信息，具体包括：利用3套惯导陀螺仪输出构建观测值Z，实时递推计算得到k时刻的状态估计具体求解过程如下：k式中，和P分别表示一步预测的k-1时刻状态估计和估计误差方差阵；K表示k时刻的滤波增益矩阵；H为k时刻的量测矩阵；φ为k-1时刻到k时刻的状态转移矩阵；/>为k时刻的状态估计；Z表示k时刻的量测变量；H表示k时刻的量测矩阵；R表示k时刻的量测噪声向量V的方差阵；Q表示k-1时刻的系统噪声向量W的方差阵；I表示单位矩阵。k, k-1kkk, k-1kkkk-1