本發(fā)明主要涉及到捷聯(lián)式航空重力儀領(lǐng)域，特指一種捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法。

背景技術(shù)：
在捷聯(lián)式航空重力儀中加速度計(jì)和陀螺是關(guān)鍵器件。由于加速度計(jì)和陀螺存在偏差和漂移，加速度計(jì)和陀螺的精度就受到了限制，尤其是陀螺的精度會(huì)影響到最終估計(jì)出來的重力儀的姿態(tài)，使得估計(jì)出來的姿態(tài)中存在較大的姿態(tài)誤差，這樣就會(huì)在捷聯(lián)式航空重力儀最終的測量結(jié)果中造成測量誤差。目前，對(duì)于姿態(tài)誤差的分離并沒有一個(gè)完全成熟的辦法，國外有學(xué)者提出了小波降噪、波數(shù)相關(guān)濾波、比例尺校正等方法進(jìn)行誤差分離。這些方法都是事后在數(shù)值處理上采用的一些數(shù)據(jù)處理方面的技巧，并沒有從根本上對(duì)姿態(tài)誤差進(jìn)行估計(jì)，所能獲得的效果也不是很理想。所以，要想解決捷聯(lián)式航空重力儀的誤差分離問題就必須設(shè)計(jì)一種全新的姿態(tài)誤差的估計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、操作簡便、分離精度高、易推廣使用的捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法，其步驟為：（1）、捷聯(lián)式航空重力儀原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理：將捷聯(lián)式航空重力儀得到的加速度計(jì)和陀螺的原始脈沖信號(hào)通過當(dāng)量轉(zhuǎn)換成正常的測量信息；（2）、確定捷聯(lián)式航空重力儀在飛行測量過程中產(chǎn)生的姿態(tài)誤差；（3）、通過步驟（2）確定的姿態(tài)誤差對(duì)捷聯(lián)式重力儀的測量結(jié)果進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)誤差的分離。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（1）為：根據(jù)捷聯(lián)式航空重力儀標(biāo)定得到的標(biāo)定參數(shù)對(duì)重力儀得到的原始脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行當(dāng)量轉(zhuǎn)換，以獲取正常的測量信息；f=Ka·Na+Ba(1)w=Kg·(Ng-Bg)(2)其中，Ka和Ba分別表示加速度計(jì)的刻度因子和零偏；Kg和Bg分別表示陀螺的刻度因子和零偏；Na和Ng分別表示加速度計(jì)和陀螺的原始脈沖數(shù)據(jù)；f和w分別表示當(dāng)量轉(zhuǎn)換后的測量信息。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（2）中，通過步驟（1）獲得捷聯(lián)式航空重力儀的正常測量信息之后，分以下三步確定捷聯(lián)式航空重力儀的姿態(tài)誤差：（2.1）、在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中捷聯(lián)式航空重力儀的誤差動(dòng)態(tài)方程為：(4)其中，δp、δv和ψ分別表示捷聯(lián)式航空重力儀的位置誤差、速度誤差、姿態(tài)誤差；fn表示在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系下的加速度計(jì)比力測量值；表示從坐標(biāo)系到當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的轉(zhuǎn)移矩陣；δfb和分別表示加速度計(jì)和陀螺的測量誤差；表示地球坐標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的投影；表示當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系下的投影；δgn表示當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系下的重力擾動(dòng)；選取位置誤差、速度誤差和姿態(tài)誤差為狀態(tài)變量，可以得到卡爾曼濾波的狀態(tài)方程：（2.2）、利用卡爾曼濾波方法進(jìn)行狀態(tài)變量X的前向估計(jì)，一個(gè)完成的卡爾曼濾波過程可以表示如下：Xk+1/k=φkXk/k(10)Xk+1/k+1=Xk+1/k-Kk+1(Hk+1Xk+1/k-zk+1)(12)其中，（2.3）、利用一個(gè)周期內(nèi)前向估計(jì)得到的狀態(tài)變量進(jìn)行反向恢復(fù)得到該周期起始點(diǎn)處的狀態(tài)變量的最終估計(jì)值，其中的姿態(tài)誤差就是最終估計(jì)出來的姿態(tài)誤差；反向恢復(fù)的計(jì)算如下：X0/0=φ0,NXN/N(15)其中，XN/N表示一個(gè)前向估計(jì)—反向恢復(fù)計(jì)算周期終點(diǎn)處的狀態(tài)估計(jì)值；X0/0表示一個(gè)前向估計(jì)—反向恢復(fù)計(jì)算周期起點(diǎn)處的狀態(tài)估計(jì)值；φ0,N表示一個(gè)前向估計(jì)—反向恢復(fù)計(jì)算周期終點(diǎn)到起點(diǎn)的轉(zhuǎn)移矩陣。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（3）通過下式來進(jìn)行誤差的分離：其中，表示誤差分離后得到的重力擾動(dòng)；dg表示誤差分離前重力擾動(dòng)測量結(jié)果；δfn表示由于姿態(tài)誤差引起的測量誤差的大小。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)本發(fā)明的捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法理論依據(jù)強(qiáng)。本發(fā)明以引起捷聯(lián)式航空重力儀測量誤差的原因?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，估計(jì)出了姿態(tài)誤差這一捷聯(lián)式航空重力儀測量誤差的誤差源，誤差分離的結(jié)果更加可以精確，更具有指導(dǎo)意義。(2)本發(fā)明的捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法分離精度高。本發(fā)明的針對(duì)性很強(qiáng)，只針對(duì)引起捷聯(lián)式航空重力儀測量誤差的源進(jìn)行誤差分離，避免了有效信息的誤分離。與原來的方法相比，這樣的誤差分離更貼近于實(shí)際的情況，誤差分離后的結(jié)果精度也更高。(3)本發(fā)明的捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法實(shí)現(xiàn)簡便。本發(fā)明只需要在卡爾曼濾波的前向估計(jì)過程中根據(jù)濾波收斂情況設(shè)計(jì)一個(gè)反向恢復(fù)過程即可，算法實(shí)現(xiàn)所需的額外工作量較小。附圖說明圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明中采用前向估計(jì)—反向恢復(fù)方法的原理示意圖。圖3是本發(fā)明中采用的前向估計(jì)—反向恢復(fù)方法在應(yīng)用實(shí)例中的流程示意圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離方法，為一種基于卡爾曼濾波的捷聯(lián)式航空重力儀誤差分離的前向估計(jì)—反向恢復(fù)方法，如圖1、圖2和圖3所示，其具體步驟為：（1）、捷聯(lián)式航空重力儀原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理：捷聯(lián)式航空重力儀得到的加速度計(jì)和陀螺的原始數(shù)據(jù)都是脈沖信號(hào)，需要通過當(dāng)量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換成正常的測量信息。根據(jù)捷聯(lián)式航空重力儀標(biāo)定得到的標(biāo)定參數(shù)對(duì)重力儀得到的原始脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行當(dāng)量轉(zhuǎn)換，以獲取正常的測量信息；f=Ka·Na+Ba(1)w=Kg·(Ng-Bg)(2)其中，Ka和Ba分別表示加速度計(jì)的刻度因子和零偏；Kg和Bg分別表示陀螺的刻度因子和零偏；Na和Ng分別表示加速度計(jì)和陀螺的原始脈沖數(shù)據(jù)；f和w分別表示當(dāng)量轉(zhuǎn)換后的測量信息。（2）、確定捷聯(lián)式航空重力儀在飛行測量過程中產(chǎn)生的姿態(tài)誤差：通過步驟(1)獲得捷聯(lián)式航空重力儀的正常測量信息之后，分以下三步確定捷聯(lián)式航空重力儀的姿態(tài)誤差：（2.1）、在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中捷聯(lián)式航空重力儀的誤差動(dòng)態(tài)方程為：(4)其中，δp、δv和ψ分別表示捷聯(lián)式航空重力儀的位置誤差、速度誤差、姿態(tài)誤差；fn表示在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系下的加速度計(jì)比力測量值；表示從坐標(biāo)系到當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系的轉(zhuǎn)移矩陣；δfb和分別表示加速度計(jì)和陀螺的測量誤差；表示地球坐標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的投影；表示當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系下的投影；δgn表示當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系下的重力擾動(dòng)。選取位置誤差、速度誤差和姿態(tài)誤差為狀態(tài)變量，可以得到卡爾曼濾波的狀態(tài)方程：觀測方程為：其中：觀測量為：其中，表示由GPS測得的當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的重力儀位置；表示由重力儀中的加速度計(jì)和陀螺得到的重力儀位置；表示由GPS測得的當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系中的重力儀速度；表示由重力儀中的加速度計(jì)和陀螺得到的重力儀速度。（2.2）、利用卡爾曼濾波方法進(jìn)行狀態(tài)變量X的前向估計(jì)，一個(gè)完成的卡爾曼濾波過程可以表示如下：Xk+1/k=φkXk/k(10)Xk+1/k+1=Xk+1/k-Kk+1(Hk+1Xk+1/k-zk+1)(12)其中，（2.3）、利用一個(gè)周期內(nèi)前向估計(jì)得到的狀態(tài)變量進(jìn)行反向恢復(fù)得到該周期起始點(diǎn)處的狀態(tài)變量的最終估計(jì)值，其中的姿態(tài)誤差就是最終估計(jì)出來的姿態(tài)誤差。反向恢復(fù)的計(jì)算如下：X0/0=φ0,NXN/N(15)其中，XN/N表示一個(gè)前向估計(jì)—反向恢復(fù)計(jì)算周期終點(diǎn)處的狀態(tài)估計(jì)值；X0/0表示一個(gè)前向估計(jì)—反向恢復(fù)計(jì)算周期起點(diǎn)處的狀態(tài)估計(jì)值；φ0,N表示一個(gè)前向估計(jì)—反向恢復(fù)計(jì)算周期終點(diǎn)到起點(diǎn)的轉(zhuǎn)移矩陣。（3）、通過步驟（2）確定的姿態(tài)誤差對(duì)捷聯(lián)式重力儀的測量結(jié)果進(jìn)行修正，從而實(shí)現(xiàn)誤差的分離：其中，表示誤差分離后得到的重力擾動(dòng)；dg表示誤差分離前重力擾動(dòng)測量結(jié)果；δfn表示由于姿態(tài)誤差引起的測量誤差的大小。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。