本發(fā)明涉及一種組合導航領域，特別是一種基于姿態(tài)耦合的捷聯慣導/星敏感器組合導航方法。

背景技術：
捷聯慣導系統(tǒng)(SINS)是一種能夠實時輸出載體速度、姿態(tài)、位置信息的全自主導航系統(tǒng)，由于SINS導航過程不需要對外發(fā)射任何無線電信號，又不受外界環(huán)境條件等影響，因此受到各領域的青睞，廣泛應用于航空、航天、航海等領域。SINS主要是利用陀螺儀和加速度計實時測量載體運動的角速度和線速度信息，經導航解算后得到導航信息。然而，慣性組件測量誤差、初始對準誤差等因素導致系統(tǒng)解算導航誤差隨導航時間增長而逐漸發(fā)散，影響系統(tǒng)導航精度，嚴重制約了捷聯慣導系統(tǒng)的長時間導航能力。為解決上述問題，常采用其它導航設備與慣性導航系統(tǒng)進行信息融合，組成以慣性導航系統(tǒng)為主體的組合導航系統(tǒng)。目前，SINS和全球定位系統(tǒng)(GPS)的組合技術相對成熟，但是由于美國國家政策限制各國對GPS的使用，使得戰(zhàn)時需求受限。雖然我國已自主研發(fā)了北斗導航系統(tǒng)，但基于慣性/北斗的組合導航仍然存在導航過程中需要收發(fā)無線電信號的問題，導致該類組合技術應用受限。因此，對自主性強的天文導航技術，尤其是與天文導航有關的組合導航技術研究成為現代軍事導航領域的主要趨勢和熱點。星敏感器作為目前精度最高的姿態(tài)敏感儀器，測量精度可達到角秒級，具有自主性強、無姿態(tài)積累誤差、視場不受限制、抗干擾性強，隱蔽性好等優(yōu)點。本發(fā)明提出星敏感器和捷聯慣導的組合導航方案，使導航系統(tǒng)的精度和實時性得到大幅度提高。目前，基于捷聯慣導/星敏感器的相對成熟的組合方法是，星敏感器利用捷聯慣導提供的水平姿態(tài)信息解算出載體相對地理系的位置與航向，然后對慣導的輸出進行校正。這種組合方法能很好地抑制慣導誤差隨時間的發(fā)散，但其導航精度卻受到慣導提供的水平姿態(tài)精度的制約，也就是說，這種組合方法的導航精度要受到捷聯慣導導航誤差的影響，限制了該組合方法的應用范圍。除此之外，星敏感器直接測量輸出相對于慣性系的姿態(tài)，當系統(tǒng)導航系選取當地地理系時，該信息無法直接使用?！稖y繪科學技術學報》2009年26卷第2期由楊生等人撰寫的《基于慣導/天文高精度定姿方法》，利用慣性導航系統(tǒng)與天文導航系統(tǒng)進行組合定姿，采用卡爾曼濾波技術設計了慣導/天文組合定姿算法，但是該文獻主要針對飛行器提出了定姿方法，并沒有定位方法，不滿足低速航行的艦船的導航需求；公告號為103076015的中國發(fā)明專利在2013年5月1日公開的《一種基于全面最優(yōu)校正的SINS/CNS組合導航系統(tǒng)及其導航方法》，該發(fā)明解決了天文導航系統(tǒng)高精度自主地平的問題，充分利用天文導航系統(tǒng)的位置和姿態(tài)信息，對SINS誤差進行全面最優(yōu)校正，但是該發(fā)明利用星光折射間接敏感地平的解析天文定位方法得到位置信息和地平信息，再利用慣性姿態(tài)信息得到載體的姿態(tài)信息，計算過程復雜繁瑣，適用范圍??；《測繪工程》2013年22卷第4期由黃志遠等人撰寫的《CNS/SINS組合導航系統(tǒng)仿真分析》，以彈道導彈為研究對象建立了CNS/SINS組合導航的數學模型，并設計濾波算法驗證組合導航系統(tǒng)的可靠性，但是該文獻并沒有對CNS/SINS組合導航系統(tǒng)的組合方式進行闡述。以上文獻都提出了天文和捷聯慣導組合的導航方案，但卻都沒有給出以當地地理坐標系為導航坐標系時，星敏感器直接輸出相對慣性系信息與捷聯慣導系統(tǒng)提供相對地理系導航信息的組合方案。

技術實現要素：
本發(fā)明針對現有技術的不足，提出了一種提高組合導航系統(tǒng)定姿、定速、定位精度的基于姿態(tài)耦合的星敏感器/捷聯慣導組合導航方法。一種基于姿態(tài)耦合的捷聯慣導/星敏感器組合導航方法，包括：(1)采集捷聯慣導系統(tǒng)輸出帶有位置誤差的地球坐標系相對地理坐標系的轉換矩陣其中，e表示地球坐標系，原點位于地球質心，z軸指向地球自轉方向，x指向春分點方向，y軸與其它兩軸構成右手螺旋定則；n′表示捷聯慣導系統(tǒng)計算導航坐標系；表示地球坐標系相對捷聯慣導系統(tǒng)計算地理坐標系的轉換矩陣；sin為三角函數中的正弦函數，cos為三角函數中的余弦函數；λs＝λ+δλs為捷聯慣導系統(tǒng)解算經度，λ為載體所在位置地理經度，δλs為捷聯慣導系統(tǒng)解算經度誤差；為捷聯慣導系統(tǒng)解算緯度，為載體所在位置地理緯度，為捷聯慣導系統(tǒng)解算緯度誤差；(2)星敏感器直接輸出相對于慣性空間的姿態(tài)矩陣得到載體坐標系相對地球坐標系的轉換矩陣其中，b表示載體坐標系，原點位于載體質心，z軸垂直于載體甲板平面，y軸指向載體艏向；x軸與其余兩軸構成右手螺旋定則；表示載體系到地球系的轉換矩陣；表示載體系到慣性系的轉換矩陣，由星敏感器提供，cbeij(i,j＝1,2,3)表示中第i行第j列矩陣元素；表示慣性系到地球系的轉換矩陣，與地球轉速和導航時間有關，借助外部時間信息可得到該矩陣：其中，ωie為地球自轉角速度，t是世界標準時間系統(tǒng)提供的具體時間，k是初始位置經度與春分...