本發(fā)明涉及一種適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法，屬于航空航天高精度慣性元件的測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，重力測量在資源勘探、固體潮監(jiān)測等民用和科學(xué)研究方面應(yīng)用廣泛。動基座重力測量系統(tǒng)的出現(xiàn)使得高效、大范圍的重力測量成為可能。對比于平臺式重力儀，捷聯(lián)式重力儀具有體積小、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。捷聯(lián)式動基座海洋重力儀重力異常提取的數(shù)據(jù)處理方法是捷聯(lián)式重力儀應(yīng)用于海洋重力測量的關(guān)鍵技術(shù)。

要求重力測量系統(tǒng)的精度優(yōu)于1mGal(1mGal＝10^-5m/s²＝1μg)。這對于重力異常提取的數(shù)據(jù)處理方法而言，提出了很高的要求。由于重力數(shù)據(jù)的敏感性，國外成熟產(chǎn)品的軟件已經(jīng)封存為程序包，購買國外的儀器并不能知曉其詳細(xì)的處理過程和方法。目前，國內(nèi)對復(fù)雜海況下的捷聯(lián)式重力儀重力異常的提取方法并未形成好的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法，該方法可用于海洋重力儀數(shù)據(jù)的處理，抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的數(shù)據(jù)處理精度，可以作為高精度海洋重力儀重力異常提取的數(shù)據(jù)處理方法，特別適用于高精度捷聯(lián)式動基座海洋重力儀的重力異常提取。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法，包括如下步驟：

(1)、將捷聯(lián)式海洋重力儀安裝于船艙內(nèi)，捷聯(lián)式海洋重力儀實(shí)時記錄船舶的速度增量和角速度增量，并投影至載體坐標(biāo)系下得到速度增量f^b和角速度增量

(2)、進(jìn)行捷聯(lián)式海洋重力儀的動基座初始對準(zhǔn)，獲得從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣所述姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為對準(zhǔn)時間段內(nèi)最后時刻k時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

(3)、根據(jù)對準(zhǔn)時間段內(nèi)最后時刻k時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣獲得船舶導(dǎo)航過程中當(dāng)前時刻從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)，其中t_i為當(dāng)前時刻；

(4)、將GPS測量獲得的船舶運(yùn)動信息進(jìn)行差分處理，獲得差分GPS數(shù)據(jù)；

(5)、根據(jù)捷聯(lián)慣性系統(tǒng)誤差方程，選取狀態(tài)向量，構(gòu)建卡爾曼濾波器的系統(tǒng)狀態(tài)方程，根據(jù)步驟(3)中當(dāng)前時刻的東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)，以及步驟(4)中差分GPS數(shù)據(jù)中的當(dāng)前時刻的東速V_E，北速V_N、經(jīng)度λ和緯度L，得到相應(yīng)東速的差值v_e(t_i)-V_E、北速的差值v_n(t_i)-V_N、經(jīng)度的差值lon(t_i)-λ和緯度的差值lat(t_i)-L，作為卡爾曼濾波器的觀測量進(jìn)行東速誤差、北速誤差、經(jīng)度誤差、緯度誤差和姿態(tài)誤差的估計(jì)；

(6)、根據(jù)步驟(5)中得到的當(dāng)前時刻的姿態(tài)誤差修正東北天向比力值，得到修正后的東北天向比力值f^n'；

(7)、計(jì)算重力異常粗值δg，公式如下：

其中：g_b為碼頭處的重力基準(zhǔn)值；

f^u為f^n'中的天向比力值；

為碼頭處的天向比力初值；

a^u為天向運(yùn)動加速度；

δa_E為厄特弗斯改正；

δa_F為自由空間改正；

γ₀為正常重力改正；

δg_drift為零點(diǎn)漂移改正。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，獲得船舶導(dǎo)航過程中當(dāng)前時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)的具體方法如下：

根據(jù)導(dǎo)航過程中起始時刻，即第k+1時刻的速度增量f^b(t_k+1)、角速度增量和所述姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣獲得導(dǎo)航過程中船舶在第k+1時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+1)、北速v_n(t_k+1)、緯度lat(t_k+1)和經(jīng)度lon(t_k+1)，根據(jù)船舶在第k+1時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+1)、北速v_n(t_k+1)、緯度lat(t_k+1)和經(jīng)度lon(t_k+1)，以及第k+2時刻的速度增量f^b(t_k+2)、角速度增量獲得的船舶在第k+2時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+2)、北速v_n(t_k+2)、緯度lat(t_k+2)和經(jīng)度lon(t_k+2)，依次類推，獲得船舶在導(dǎo)航過程中當(dāng)前時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣通過如下方法獲得：

其中：

其中：為載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，L代表大地緯度，ω_ie為地球自轉(zhuǎn)角速度，t₀為對準(zhǔn)時間段內(nèi)的初始對準(zhǔn)時刻，t_k為對準(zhǔn)時間段內(nèi)的任意時刻；

為載體坐標(biāo)系到載體慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體表達(dá)式為：

式中：q₀ q₁ q₂ q₃為對準(zhǔn)數(shù)據(jù)段最后時刻k的四元素；

為載體慣性坐標(biāo)系到經(jīng)線地心慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體表達(dá)式為：

其中：g為地球重力值，分別計(jì)算Vⁱ(t_k1)和Vⁱ(t_k2)的值，t_k1和t_k2分別是對準(zhǔn)時段內(nèi)的兩個時刻；

Δt_k＝t_k-t₀，

為當(dāng)前時刻從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

f^b(t_i)為當(dāng)前時刻的速度增量。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，載體坐標(biāo)系到載體慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩通過如下方法獲得：

(3.1)、初始對準(zhǔn)時刻t₀，載體坐標(biāo)系到載體慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示如下：

其中：I為3階單位矩陣，其對應(yīng)的初始時刻四元素為Q(t₀)＝[1000]；

(3.2)、根據(jù)t₀時刻的四元素Q(t₀)和t₁時刻的角速度增量獲得t₁時刻的四元素其中，Φ＝|Φ|；

(3.3)、根據(jù)t₁時刻的四元素Q(t₁)和t₂時刻的角速度增量獲得t₂時刻的四元素Q(t₂)，依次類推，獲得對準(zhǔn)數(shù)據(jù)段最后時刻k時刻的四元素Q(k)＝[q₀ q₁ q₂ q₃]，根據(jù)Q(k)計(jì)算如下：

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，步驟(4)中差分GPS數(shù)據(jù)包括GPS時間、經(jīng)度λ、緯度L、海拔高、大地高、東北天速度(V_E，V_N，V_U)、東北天加速度、衛(wèi)星數(shù)、PDOP、HDOP、VDOP、質(zhì)量數(shù)Q以及GPS周。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，步驟(5)中根據(jù)捷聯(lián)慣性系統(tǒng)誤差方程，選取的狀態(tài)向量X_INS為13階，具體表示如下：

其中：δL為緯度誤差；

δλ為經(jīng)度誤差；

δv_e、δv_n分別為東速誤差和北速誤差；

φ_e、φ_n和φ_u分別為三個姿態(tài)誤差角；

ε_x、ε_y和ε_z為激光陀螺的零位；

和為加速度計(jì)零位。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，步驟(6)中修正后的東北天向比力值f^n'表示如下：

其中：φ×為反對稱陣，

為當(dāng)前時刻從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

f^b(t_i)為當(dāng)前時刻的速度增量；

ΔT為系統(tǒng)采樣間隔時間。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，對所述步驟(7)中計(jì)算的重力異常粗值δg采用數(shù)字濾波器進(jìn)行濾波處理，以提高數(shù)據(jù)精度。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，數(shù)字濾波采用FIR和IIR低通濾波器，截止頻率小于0.01Hz；或者采用正反卡爾曼濾波器。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，若船舶在行駛過程中存在形成網(wǎng)格的交叉點(diǎn)，則進(jìn)行測線網(wǎng)平差處理方法，消除儀器的系統(tǒng)誤差和半系統(tǒng)誤差，提高測量精度。

在上述適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法中，步驟(4)中采用PPP技術(shù)將GPS測量獲得的船舶運(yùn)動信息進(jìn)行差分處理。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)、本發(fā)明采用kalman濾波器，估計(jì)慣性導(dǎo)航解算中的姿態(tài)誤差，對姿態(tài)矩陣和垂向比力分量進(jìn)行修正，得到更為精確的比力信息，再由PPP技術(shù)得提供的位置、速度和高度信息計(jì)算重力各改正項(xiàng)，最后經(jīng)低通濾波得到沿航線的重力異常信息，本發(fā)明可用于海洋重力儀數(shù)據(jù)的處理，抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的數(shù)據(jù)處理精度，可以作為高精度海洋重力儀重力異常提取的數(shù)據(jù)處理方法，特別適用于高精度捷聯(lián)式動基座海洋重力儀的重力異常提取。

(2)、本發(fā)明在初始對準(zhǔn)階段，采用了慣性凝固假設(shè)，進(jìn)行動基座初始對準(zhǔn)，可以有效減小由于船體晃動帶來的姿態(tài)誤差，提高初始對準(zhǔn)精度。

(3)、本發(fā)明采用PPP技術(shù)處理航次中的GPS數(shù)據(jù)，克服了針對于差分GPS技術(shù)受限于基站與移動站的距離的問題，從而獲得較高精度的差分?jǐn)?shù)據(jù)。

(4)、本發(fā)明采用組合導(dǎo)航技術(shù)獲取天向比力信息，利用PPP技術(shù)處理整個航次的GPS數(shù)據(jù)，經(jīng)過改正計(jì)算后，通過數(shù)字低通方式去除高頻噪聲得到高精度的重力異常信號。

(5)、本發(fā)明可以采用數(shù)字低通濾波器對計(jì)算得到的重力異常粗值去噪處理，截止頻率小于0.01Hz，進(jìn)一步提高了重力異常信號的精度；此外如果船舶在行駛過程中存在形成網(wǎng)格的交叉點(diǎn)，可以采用測線網(wǎng)平差方法處理航次中的系統(tǒng)誤差和半系統(tǒng)誤差，以提高重力異常的測量精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法的工作流程圖；

圖2為本發(fā)明載體坐標(biāo)系、導(dǎo)航坐標(biāo)系和實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系之間關(guān)系示意圖；

圖3為本發(fā)明所針對的捷聯(lián)式海洋重力儀的硬件安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示為本發(fā)明適用于捷聯(lián)式海洋重力儀的重力異常數(shù)據(jù)處理方法的工作流程圖，本發(fā)明重力異常數(shù)據(jù)處理方法具體包括如下步驟：

(1)定義載體坐標(biāo)系(b系)為右前上坐標(biāo)系，記為ox_by_bz_b，原點(diǎn)位于重力儀質(zhì)心，x_b、y_b和z_b分別指向重力儀右、前、上。將捷聯(lián)式重力儀安裝于測量船舶，重力儀Y軸指向船頭即前向，此時，重力儀XYZ軸分別指向船舶的右前上方向，如圖3所示為本發(fā)明所針對的捷聯(lián)式重力儀的硬件安裝示意圖。

將捷聯(lián)式海洋重力儀安裝于船艙內(nèi)，系統(tǒng)的Y軸指向船首，捷聯(lián)式海洋重力儀記錄船舶的速度增量和運(yùn)動角速度增量，并投影至載體坐標(biāo)系下得到速度增量f^b和角速度增量

(2)采用了慣性凝固假設(shè)，進(jìn)行捷聯(lián)式海洋重力儀的動基座初始對準(zhǔn)，獲得從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣所述姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣為對準(zhǔn)時間段內(nèi)最后時刻k時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。

對載體坐標(biāo)系(b系)到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系(n系)的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行初始化設(shè)定；海洋重力數(shù)據(jù)處理中，導(dǎo)航坐標(biāo)系通常選為地理坐標(biāo)系。如圖2所示為本發(fā)明載體坐標(biāo)系、導(dǎo)航坐標(biāo)系和實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系之間關(guān)系示意圖；

該方法用到的坐標(biāo)系定義如下：

a)經(jīng)線地球坐標(biāo)系e：原點(diǎn)位于地心，oz_e軸沿地球自轉(zhuǎn)軸方向，ox_e軸位于赤道平面內(nèi)，從地心指向重力儀所在點(diǎn)經(jīng)線，oy_e軸在赤道平面內(nèi)，ox_e、oy_e、oz_e軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。

b)經(jīng)線地心慣性坐標(biāo)系i：在對準(zhǔn)起始時刻t₀時刻將經(jīng)線地球坐標(biāo)系ox_ey_ez_e慣性凝固后形成的坐標(biāo)系。

c)導(dǎo)航坐標(biāo)系n’：原點(diǎn)位于捷聯(lián)式重力儀中心，ox軸指向東(E)，oy軸指向北(N),oz軸指向天(U)。

d)實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系n：坐標(biāo)系Ox₁y₁z₁，近似指向東北天，與理想導(dǎo)航坐標(biāo)n’系之間存在失準(zhǔn)角，例如，水平失準(zhǔn)角(φ_e、φ_n)為0.005°，方位失準(zhǔn)角φ_u為0.08°。

e)載體系b系：坐標(biāo)系Ox_by_bz_b，原點(diǎn)位于重力儀質(zhì)心，x_b、y_b和z_b指向重力儀右前上。

f)載體慣性坐標(biāo)系i_b0：在對準(zhǔn)起始時刻t₀時刻將載體坐標(biāo)系ox_by_bz_b經(jīng)慣性凝固后的坐標(biāo)系。

動基座初始對準(zhǔn)算法中，姿態(tài)陣分散成4個矩陣求取。設(shè)對準(zhǔn)點(diǎn)的緯度為L，則姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣通過如下方法獲得：

其中：

其中：為載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，L代表大地緯度，ω_ie為地球自轉(zhuǎn)角速度，t₀為對準(zhǔn)時間段內(nèi)的初始對準(zhǔn)時刻，t_k為對準(zhǔn)時間段內(nèi)的任意時刻；

為載體坐標(biāo)系到載體慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體表達(dá)式為：

式中：q₀ q₁ q₂ q₃為對準(zhǔn)數(shù)據(jù)段最后時刻k的四元素。

載體坐標(biāo)系到載體慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩通過如下方法獲得：

(a)、初始對準(zhǔn)時刻t₀，載體坐標(biāo)系到載體慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示如下：

其中：I為3階單位矩陣，其對應(yīng)的初始時刻四元素為Q(t₀)＝[1000]；

(b)、根據(jù)t₀時刻的四元素Q(t₀)和t₁時刻的角速度增量獲得t₁時刻的四元素其中，Φ＝|Φ|；

(c)、根據(jù)t₁時刻的四元素Q(t₁)和t₂時刻的角速度增量獲得t₂時刻的四元素Q(t₂)，依次類推，獲得對準(zhǔn)數(shù)據(jù)段最后時刻k時刻的四元素Q(k)＝[q₀ q₁ q₂ q₃]，根據(jù)Q(k)計(jì)算如下：

為載體慣性坐標(biāo)系到經(jīng)線地心慣性坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，具體表達(dá)式為：

其中：g為地球重力值，分別計(jì)算Vⁱ(t_k1)和Vⁱ(t_k2)的值，t_k1和t_k2分別是對準(zhǔn)時段內(nèi)的兩個時刻；

Δt_k＝t_k-t₀，

為當(dāng)前時刻從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

f^b(t_i)為當(dāng)前時刻的速度增量。

(3)、根據(jù)對準(zhǔn)時間段內(nèi)最后時刻k時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣獲得船舶導(dǎo)航過程中當(dāng)前時刻從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)，其中t_i為當(dāng)前時刻；具體方法如下：

根據(jù)導(dǎo)航過程中起始時刻，即第k+1時刻的速度增量f^b(t_k+1)、角速度增量和所述姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣獲得導(dǎo)航過程中船舶在第k+1時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+1)、北速v_n(t_k+1)、緯度lat(t_k+1)和經(jīng)度lon(t_k+1)；

根據(jù)船舶在第k+1時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+1)、北速v_n(t_k+1)、緯度lat(t_k+1)和經(jīng)度lon(t_k+1)，以及第k+2時刻的速度增量f^b(t_k+2)、角速度增量獲得的船舶在第k+2時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+2)、北速v_n(t_k+2)、緯度lat(t_k+2)和經(jīng)度lon(t_k+2)；

根據(jù)船舶在第k+2時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+2)、北速v_n(t_k+2)、緯度lat(t_k+2)和經(jīng)度lon(t_k+2)，以及第k+3時刻的加速度增量f^b(t_k+3)、角速度增量獲得的船舶在第k+3時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_k+3)、北速v_n(t_k+3)、緯度lat(t_k+3)和經(jīng)度lon(t_k+3)。

依次類推，獲得船舶在導(dǎo)航過程中當(dāng)前時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)。按照上述方法可以獲得船舶在導(dǎo)航過程中各時刻的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣東速v_e(t)、北速v_n(t)、緯度lat(t)和經(jīng)度lon(t)。

(4)、根據(jù)船舶測量期間記錄的GPS移動站數(shù)據(jù)和精密星歷，采用waypoint軟件中的PPP技術(shù)，獲得差分GPS信息，包括GPS時間、經(jīng)度λ、緯度L、海拔高、大地高、東北天速度(V_E，V_N，V_U)、東北天加速度、衛(wèi)星數(shù)、PDOP、HDOP、VDOP、質(zhì)量數(shù)Q以及GPS周。獲得差分GPS數(shù)據(jù)后，進(jìn)行步驟(5)。

(5)、根據(jù)捷聯(lián)慣性系統(tǒng)誤差方程，選取狀態(tài)向量，構(gòu)建卡爾曼濾波器的系統(tǒng)狀態(tài)方程，根據(jù)步驟(3)中當(dāng)前時刻的東速v_e(t_i)、北速v_n(t_i)、緯度lat(t_i)和經(jīng)度lon(t_i)，以及步驟(4)中差分GPS數(shù)據(jù)中的當(dāng)前時刻的東速V_E，北速V_N、經(jīng)度λ和緯度L，得到相應(yīng)東速的差值v_e(t_i)-V_E、北速的差值v_n(t_i)-V_N、經(jīng)度的差值lon(t_i)-λ和緯度的差值lat(t_i)-L，作為卡爾曼濾波器的觀測量進(jìn)行東速誤差、北速誤差、經(jīng)度誤差、緯度誤差和姿態(tài)誤差的估計(jì)。

根據(jù)kalman濾波器估計(jì)修正各項(xiàng)參數(shù)誤差，特別是位置、速度和姿態(tài)誤差，修正分為開環(huán)和閉環(huán)修正兩種方式。完成后，進(jìn)入步驟(6)。

選取的狀態(tài)向量X_INS為13階，具體表示如下：

根據(jù)測量環(huán)境，忽略部分非主要誤差參數(shù)，采用了如下的捷聯(lián)慣性系統(tǒng)的誤差方程

式中，δL為緯度誤差；

δλ為經(jīng)度誤差；

δv_e、δv_n分別為東、北速誤差；

φ_e、φ_n和φ_u分別為三個姿態(tài)誤差角，通常情況下，φ為小量；

ε_x、ε_y和ε_z為激光陀螺的零位；

和為加速度計(jì)零位；

T_ij(i＝1,2,3；j＝1,2,3)為姿態(tài)陣的元素。

(6)、根據(jù)步驟(5)中得到的當(dāng)前時刻姿態(tài)誤差，修正東北天向比力值，得到修正后的東北天向比力值f^n'，完成修正后進(jìn)入步驟(7)。

其中：φ×為反對稱陣，

為當(dāng)前時刻從載體坐標(biāo)系到實(shí)際數(shù)學(xué)平臺坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；

f^b(t_i)為當(dāng)前時刻的速度增量。

(7)、計(jì)算重力異常粗值δg，公式如下：

式中：g_b為碼頭處的重力基準(zhǔn)值，為設(shè)定值；

f^u為f^n'中的天向比力值；

為碼頭處的天向比力初值；

a^u為天向運(yùn)動加速度，根據(jù)GPS提供的高度二次差分得到；

δa_E為厄特弗斯改正；

δa_F為自由空間改正；

γ₀為正常重力改正；

δg_drift為零點(diǎn)漂移改正，零點(diǎn)漂移改正為每個航次重力測量時不同時間在同一點(diǎn)的觀測值變化的改正。

其中計(jì)算重力異常各改正項(xiàng)，包括厄特弗斯改正、天向運(yùn)動加速度、正常重力改正、自有空間改正、零點(diǎn)漂移改正，各改正項(xiàng)計(jì)算公式如下。厄特弗斯：

天向運(yùn)動加速度：

可以根據(jù)GPS提供的偽距、載波相位和多普勒頻移觀測值，以及其單差、雙差組建觀測方程，利用最小二乘法，求出載體位置、速度和加速度。然后利用差分GPS數(shù)據(jù)，采用位置差分、速度差分或者載波相位差分等方法計(jì)算天向運(yùn)動加速度。

正常重力：

γ₀＝9.780327(1+0.0053024sin²L-0.0000058sin²2L)

自由空間：

零點(diǎn)漂移改正：

重力測量的零點(diǎn)漂移率可按線性化近似計(jì)算，有

其中，C為此次測量的零點(diǎn)漂移變化率，和分別為前后?；鶞?zhǔn)點(diǎn)處的天向比力值，和分別為前后?；鶞?zhǔn)點(diǎn)處的重力場，t₁和t₀分別對應(yīng)f₁^u和的觀測時間。

則零點(diǎn)漂移改正值為

δg_drift＝C·(t-t₀)

式中，C為此次測量的零點(diǎn)漂移變化率，Δt_i為第i個測點(diǎn)的測量時刻與在基準(zhǔn)點(diǎn)前校時刻的時間差。

完成計(jì)算后進(jìn)入步驟(8)。

(8)采用數(shù)字濾波器對δg進(jìn)行濾波，得到高精度重力異常信號，采用濾波器可采用FIR和IIR濾波器，截止頻率小于0.01Hz；也可采用正反kalman濾波器。

(9)若船舶在行駛過程中存在形成網(wǎng)格的交叉點(diǎn)，則進(jìn)行測線網(wǎng)平差處理方法，消除儀器的系統(tǒng)誤差和半系統(tǒng)誤差，提高測量精度。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。