一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法，屬于慣性 導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 激光測(cè)速儀根據(jù)多普勒頻移可W實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體相對(duì)地面移動(dòng)的速度，且其測(cè) 量誤差不隨時(shí)間積累，與慣導(dǎo)系統(tǒng)組合能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能實(shí)現(xiàn)全自主、高精度導(dǎo)航定位。
[0003] 在進(jìn)行慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航仿真研究時(shí)，一般設(shè)定仿真軌跡（包含載體的 運(yùn)動(dòng)速度、位置、姿態(tài)），由設(shè)定仿真軌跡中載體的運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算得到激光測(cè)速儀的速度標(biāo) 準(zhǔn)值，并給定激光測(cè)速儀的標(biāo)度誤差值W及噪聲，得到用于組合導(dǎo)航仿真的激光測(cè)速儀數(shù) 據(jù)，然后進(jìn)行組合導(dǎo)航的仿真與分析。載體在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中環(huán)境比較復(fù)雜，給定的仿真噪聲不 能全面反映激光測(cè)速儀的噪聲特性，導(dǎo)致仿真結(jié)果不能較全面地反映實(shí)際情況。為了更好 地進(jìn)行慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合導(dǎo)航研究，本文提出了一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光 測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 1、發(fā)明目的；本發(fā)明的目的是提供了一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀 數(shù)據(jù)建模方法，它能夠更好地模擬激光測(cè)速儀輸出的數(shù)據(jù)。
[0005] 2、技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法，該方法具體步 驟如下：
[0007] 步驟1、將慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合系統(tǒng)安裝到載體上，并上電啟動(dòng)。
[0008] 步驟2、裝訂初始參數(shù)（包括初始的經(jīng)度、締度、高度、激光測(cè)速儀標(biāo)度值、激光測(cè) 速儀安裝角、慣導(dǎo)安裝角）至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。
[0009] 步驟3、載體保持靜止，慣導(dǎo)進(jìn)行5分鐘靜態(tài)初始對(duì)準(zhǔn)。
[0010] 步驟4、完成對(duì)準(zhǔn)后載體開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中慣導(dǎo)進(jìn)行慣性導(dǎo)航計(jì)算，采集并保 存開始運(yùn)動(dòng)后50砂內(nèi)慣導(dǎo)輸出的速度值、慣導(dǎo)輸出的姿態(tài)矩陣、激光測(cè)速儀輸出的速度。
[0011] 步驟5、慣導(dǎo)輸出的速度為東北天坐標(biāo)系下的速度，由慣導(dǎo)輸出姿態(tài)矩陣將東北天 坐標(biāo)系下的速度轉(zhuǎn)換到慣組坐標(biāo)系下，再根據(jù)慣導(dǎo)與載體、激光測(cè)速儀與載體之間的位置 關(guān)系，把慣組坐標(biāo)系下的速度投影到激光測(cè)速儀的速度方向上得到參考速度。將激光測(cè)速 儀的速度與參考速度作差，得到激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值。
[0012] 步驟6、設(shè)定仿真軌跡（包含載體的運(yùn)動(dòng)速度、位置、姿態(tài)），由設(shè)定仿真軌跡中載 體的姿態(tài)得到仿真載體的姿態(tài)矩陣，根據(jù)得到的姿態(tài)矩陣和仿真軌跡中載體的運(yùn)動(dòng)速度得 到載體在載體系下的速度分量，再由載體的速度分量和給定的激光測(cè)速儀的安裝角計(jì)算、 慣導(dǎo)安裝角計(jì)算得到激光測(cè)速儀的速度標(biāo)準(zhǔn)值。將激光測(cè)速儀的速度標(biāo)準(zhǔn)值、激光測(cè)速儀 的標(biāo)度誤差值與步驟5中得到的激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到用于組 合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀速度。
[0013] 其中，步驟5中所述的"得到激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值"，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程說(shuō) 明如下：
[0014] 載體開始運(yùn)動(dòng)，采集得到了 50砂內(nèi)激光測(cè)速儀的速度輸出 P7(l)、呼(2)…G"(n)，慣導(dǎo)輸出東北天坐標(biāo)系下速度 呼：〇、呀公…吁,?)，r；；(i)、K';a)、阿公…斬^)，慣導(dǎo)輸出的姿態(tài)矩陣 C:(l)、C:(2)...C(n).導(dǎo)航計(jì)算機(jī)裝訂的激光測(cè)速儀的安裝角為0，慣導(dǎo)的安裝角為a、 目、Y ;慣導(dǎo)在慣組坐標(biāo)系下的速度輸出分別為V, (1)、V,似…V, (n)，Vy (1)、Vy似…V>)， V,(l)、V,(2) ???￥,(!!)。慣導(dǎo)在慣組坐標(biāo)系下的速度投影到激光測(cè)速儀的速度方向上的參考 速度為^(1)、…K"'("）。慣導(dǎo)在東北天坐標(biāo)系下輸出的速度轉(zhuǎn)到慣組坐標(biāo)系下，計(jì) 算公式如下：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法，其特征在于：該方法具 體步驟如下： 步驟1、將慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀組合系統(tǒng)安裝到載體上，并上電啟動(dòng)； 步驟2、裝訂初始參數(shù)，包括初始的經(jīng)度、締度、高度、激光測(cè)速儀標(biāo)度值、激光測(cè)速儀安 裝角、慣導(dǎo)安裝角至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)； 步驟3、載體保持靜止，慣導(dǎo)進(jìn)行5分鐘靜態(tài)初始對(duì)準(zhǔn)； 步驟4、完成對(duì)準(zhǔn)后載體開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中慣導(dǎo)進(jìn)行慣性導(dǎo)航計(jì)算，采集并保存開 始運(yùn)動(dòng)后50砂內(nèi)慣導(dǎo)輸出的速度值、慣導(dǎo)輸出的姿態(tài)矩陣、激光測(cè)速儀輸出的速度； 步驟5、慣導(dǎo)輸出的速度為東北天坐標(biāo)系下的速度，由慣導(dǎo)輸出姿態(tài)矩陣將東北天坐標(biāo) 系下的速度轉(zhuǎn)換到慣組坐標(biāo)系下，再根據(jù)慣導(dǎo)與載體、激光測(cè)速儀與載體之間的位置關(guān)系， 把慣組坐標(biāo)系下的速度投影到激光測(cè)速儀的速度方向上得到參考速度，將激光測(cè)速儀的速 度與參考速度作差，得到激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值； 步驟6、設(shè)定仿真軌跡，包含載體的運(yùn)動(dòng)速度、位置、姿態(tài)，由設(shè)定仿真軌跡中載體的姿 態(tài)得到仿真載體的姿態(tài)矩陣，根據(jù)得到的姿態(tài)矩陣和仿真軌跡中載體的運(yùn)動(dòng)速度得到載體 在載體系下的速度分量，再由載體的速度分量和給定的激光測(cè)速儀的安裝角計(jì)算、慣導(dǎo)安 裝角計(jì)算得到激光測(cè)速儀的速度標(biāo)準(zhǔn)值；將激光測(cè)速儀的速度標(biāo)準(zhǔn)值、激光測(cè)速儀的標(biāo)度 誤差值與步驟5中得到的激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到用于組合導(dǎo)航 半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法， 其特征在于；步驟5中所述的"得到激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值"，其具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程說(shuō)明 如下： 載體開始運(yùn)動(dòng)，采集得到了 50砂內(nèi)激光測(cè)速儀的速度輸出 呼(1)、呼(2)…G"(n)，慣導(dǎo)輸出東北天坐標(biāo)系下速度 町(1)、G'(2)... G(,?)，^胤、六2)... Fw"(n)，K巧)、似... G(")，慣導(dǎo)輸出的姿態(tài) 矩陣G(l)、的口）…巧導(dǎo)航計(jì)算機(jī)裝訂的激光測(cè)速儀的安裝角為0，慣導(dǎo)的安裝角 為a、目、y ;慣導(dǎo)在慣組坐標(biāo)系下的速度輸出分別為V,(1)、V,似…V?，Vy(l)、Vy似… Vy(n)，V,(1)、V, (2) ???￥,(!!);慣導(dǎo)在慣組坐標(biāo)系下的速度投影到激光測(cè)速儀的速度方向上 的參考速度為^7(1)、f節(jié)(2)... ;慣導(dǎo)在東北天坐標(biāo)系下輸出的速度轉(zhuǎn)到慣組坐標(biāo)系 下，計(jì)算公式如下：
慣導(dǎo)在慣組坐標(biāo)系下的速度投影到激光測(cè)速儀的速度方向上的參考速度為v-a)，計(jì) 算公式如下： ym (i)二[Vx (i) COS a +Vy (i) COS P +Vz (i) COS Y ] COS 0 (i 二 1. ? ? n); 激光測(cè)速化輸出的速度噪聲值為w,(i)，計(jì)算公式如下：
1崎（/)二 (/ = !...? )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法， 其特征在于；步驟6中所述的"得到用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀速度"，其具體 實(shí)現(xiàn)過(guò)程說(shuō)明如下： 設(shè)定仿真軌跡，包含載體的運(yùn)動(dòng)速度、位置、姿態(tài)，定義仿真軌跡中導(dǎo)航坐標(biāo)系下載體 運(yùn)動(dòng)速度向量為yn，在導(dǎo)航坐標(biāo)系下H個(gè)方向的分量分別為v'r(i)、V';!(i)、<(〇，由仿真軌 跡中載體的姿態(tài)得到的載體姿態(tài)矩陣巧腳，仿真軌跡中載體的運(yùn)動(dòng)速度在載體系下X、y、 zH個(gè)軸的分量分別為^(i)、v；：(i)、V八i)，仿真軌跡中載體在導(dǎo)航系下H個(gè)方向的速度轉(zhuǎn) 換到載體系下X、y、Z H個(gè)軸的速度計(jì)算如下：
， 給定激光測(cè)速儀的安裝角0f，慣導(dǎo)的安裝角a f、目f、Yf;計(jì)算得到激光測(cè)速儀的速度 標(biāo)準(zhǔn)值G:。），計(jì)算公式如下：
由計(jì)算得到激光測(cè)速儀的速度標(biāo)準(zhǔn)值，給定的激光測(cè)速儀的標(biāo)度誤差值5 K,，激 光測(cè)速儀的速度噪聲w,(i)，得到用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀的速度巧并)，計(jì) 算公式如下：


【專利摘要】一種用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀數(shù)據(jù)建模方法，有六大步驟：一、將慣導(dǎo)/激光測(cè)速儀系統(tǒng)安裝載體上并上電啟動(dòng)；二、裝訂初始參數(shù)至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)；三、載體靜止，慣導(dǎo)進(jìn)行5分鐘靜態(tài)初始對(duì)準(zhǔn)；四、載體運(yùn)動(dòng)，慣導(dǎo)計(jì)算，采集保存運(yùn)動(dòng)50秒內(nèi)慣導(dǎo)輸出速度值、姿態(tài)矩陣、激光測(cè)速儀輸出速度；五、把速度投影到激光測(cè)速儀的速度方向上得到參考速度，將速度與參考速度作差，得到激光測(cè)速儀輸出速度的噪聲值；六、設(shè)定仿真軌跡，得到載體的姿態(tài)矩陣和速度分量，再由速度分量和激光測(cè)速儀安裝角計(jì)算、慣導(dǎo)安裝角計(jì)算得激光測(cè)速儀速度標(biāo)準(zhǔn)值；將該速度標(biāo)準(zhǔn)值、標(biāo)度誤差值與步驟5中噪聲值進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到用于組合導(dǎo)航半實(shí)物仿真的激光測(cè)速儀速度。
【IPC分類】G01P21-02, G01C25-00
【公開號(hào)】CN104596539
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410538362
【發(fā)明人】張小躍, 張春熹, 劉鵬博, 牛燕雄, 易曉靜, 時(shí)海濤
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年10月13日