地球重力场定位导航方法研究

汲万峰; 李程; 刘思远; 徐遵义

doi:10.12265/j.gnss.2023215

地球重力场定位导航方法研究

doi: 10.12265/j.gnss.2023215

1.
海军航空大学航空基础学院, 山东烟台 264001
2.
中国兵器工业导航与控制技术研究所, 北京 100089
3.
山东建筑大学计算机科学与技术学院, 济南 250101

基金项目: 国家973项目2002—2005(513060301)

详细信息

作者简介:
汲万峰：男，博士，副教授，研究方向为导航方法与应用

李程：男，硕士，讲师，研究方向为导航方法与应用技术

刘思远：男，博士，研究方向为定量遥感

徐遵义：男，博士，教授，研究方向为基于地学特征的导航定位理论与算法，科学工程计算与可视化等相关技术

通讯作者:
徐遵义E-mail: zunyixu@sdjzu.edu.cn

中图分类号: P228.41；V249.32
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出版历程
- 收稿日期: 2023-11-19
- 录用日期: 2023-11-19
- 网络出版日期: 2023-12-12

Navigation and positioning methods of earth gravity field

1.
School of Aviation Foundation , Naval Aviation University, Yantai 264001, China
2.
Navigation and Control Technology Research Institute, China North Industries Group Corporation, Beijing 100089, China
3.
School of Science and Technology, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China

摘要

摘要: 本文针对当前惯性导航系统(inertial navigation system，INS)存在的定位误差随运行时间增长而积累的问题，利用重力辅助导航技术进行位置校正，研究了动基座重力传感器、动基座海洋重力实时测量、重力场图匹配理论与匹配算法以及与之相关的INS误差模型等问题，分析了基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter，UKF)的重力/捷联式惯性导航系统(strapdown inertial navigation system，SINS)组合导航方法，为进一步研究重力辅助导航匹配算法和提高导航定位精度提供技术支撑.
- 重力导航 /
- 惯性导航 /
- UKF /
- 惯导误差 /
- 重力测量干扰
Abstract: The paper aims at the problem that the positioning errors in the current inertial navigation system (INS) accumulate with the increase of the running time. The gravity aided navigation technology is proposed, and the dynamic base gravity sensor, real-time Marine gravity measurement of the moving base, gravity field map matching theory and matching algorithm as the core, and the related INS error model are introduced. The combined gravity /strapdown inertial navigation system (SINS) navigation method based on unscented kalman filter (UKF) is analyzed, which improves the accuracy of navigation and positioning.
- gravity navigation /
- inertial navigation /
- UKF /
- inertial navigation error /
- gravity measurement interference

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图 1 SINS原理方块图

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图 2 传统INS中重力的计算

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图 3 重力辅助INS

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图 4 UT原理

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图 5 BGM力平衡加速度计结构示意图

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图 6 重力异常计算流程

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图 7 重力信号频率与运载体速度和参考地图分辨率关系

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图 8 周期加速度引起的重力仪量测扰动常值分量

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图 9 周期水平加速度引起的周期扰动

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图 10 纬度、东向速度与Eötvös效应的关系

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图 11 基于重力异常参考地图的Eötvös效应修正

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