本申请涉及惯性导航，特别是涉及一种基于测量重力的刚体重力扰动补偿方法及装置。
背景技术：
1、高精度惯性导航技术是海洋长航时船实现自主导航的核心技术之一，但受到重力扰动的影响，单纯从硬件层面提高惯性器件精度难以进一步提升导航精度，将利用海洋重力场信息辅助惯性导航以提升自主导航精度的方法归纳为海洋重力辅助惯性导航方法，重力辅助惯性导航主要依托重力补偿技术和重力匹配技术。对于更加关注载体水平位置的海洋环境，重力补偿技术是利用重力扰动的水平分量抑制惯性导航解算误差以提升惯性导航系统精度。在获取了重力扰动之后，如何利用其补偿惯性导航以提升导航精度并延长重调时间，是重力辅助惯性导航的研究重点。水平重力扰动导致的速度误差和垂线偏差导致的姿态误差在初始对准和导航解算阶段均会影响惯性导航的定位测姿精度，作为作用力的水平重力扰动也可视为在导航系下直接改变了载体的导航运动参数，通过对重力扰动进行补偿可以提高惯性导航精度。
2、然而，目前的重力扰动补偿方法主要是水平重力扰动补偿方法和垂线偏差补偿方法，水平重力扰动补偿方法可以有效的解决惯性导航的误差，但是其分析的基础在于不考虑陀螺漂移、加速度计零偏以及随机噪声。重力模型补偿方法对载体姿态精度提出了较高的要求，姿态误差会导致水平重力扰动的估计精确度下降，同时也会通过惯性导航解算中姿态转移矩阵的计算导致引起速度误差。因此，当初始对准阶段未考虑重力扰动时，初始姿态对于水平重力扰动补偿方法将产生影响。垂线偏差补偿方法从初始对准和导航解算过程中重力扰动(垂线偏差)对导航坐标系产生影响的角度，将导航解算结果进行了坐标转换，从而保证在导航系下进行。类似地，学者提出了使惯性导航解算在重力扰动下的真实导航系中计算的方法，其关键在于使用真实重力矢量以及保证惯性导航解算过程始终是在真实导航系下进行。但是当姿态转移矩阵估计不准时，不但会使得扰动补偿量出现问题，还会由于将导航解算结果进行了坐标系转移，从而产生更大的误差。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高惯性导航精度的基于测量重力的刚体重力扰动补偿方法。
2、一种基于测量重力的刚体重力扰动补偿方法，所述方法包括：
3、根据重力仪中的惯性测量单元直接使用正常重力进行惯性导航解算，得到导航参数；导航参数包括速度状态值、位置状态值、姿态状态值和比力状态值；
4、利用测速仪得到速度观测值和加速度观测值，使用测速仪与惯性导航进行组合导航，得到位置观测值；
5、对导航参数、速度观测值和位置观测值进行卡尔曼滤波得到比力测量结果；对比力测量结果和加速度观测值进行计算，得到重力扰动估计；
6、对重力扰动估计进行低通滤波之后得到测量重力；计算在测量重力下的惯导系统的测量导航参数；根据刚体重力扰动补偿方法对测量导航参数进行修正，得到重力扰动补偿后的重力测量结果。
7、在其中一个实施例中，对比力测量结果和加速度观测值进行计算，得到重力扰动估计，包括：
8、对比力测量结果和加速度观测值进行计算，得到重力扰动估计为
9、
10、其中，表示加速度观测值、vn表示速度观测值、正常重力矢量γn、表示由地球自转引起的哥氏加速度以及由载体运动引起的离心加速度；fb表示比力测量结果、表示姿态转移矩阵。
11、在其中一个实施例中，测量导航参数包括测量速度参数和测量位置参数。
12、在其中一个实施例中，重力测量结果包括重力扰动补偿后的速度和重力扰动补偿后的位置；根据刚体重力扰动补偿方法对测量导航参数进行修正，得到重力扰动补偿后的重力测量结果，包括：
13、基于离散化的思想，当时间间隔δt足够小，将扰动加速度在作用周期内视为误差常量，根据误差常量对测量速度参数进行修正，得到重力扰动补偿后的速度；
14、以x轴方向为重力扰动作用时间t，单位为时间间隔δt，y轴方向为由于重力扰动导致的载体速度误差δv，基于离散化的思想，当时间间隔δt足够小时，将δg(t)在第i个作用周期内视为误差常量δg(i)，则扰动加速度δg(i)为第i段δt时间内的曲线斜率，第i段δt结束时的曲线y轴坐标反映为当前时刻的载体速度误差δv(i)，则曲线与x轴形成的面积为由于重力扰动导致的载体位置误差；
15、根据载体位置误差对测量位置参数进行修正，得到重力扰动补偿后的位置。
16、在其中一个实施例中，根据误差常量对测量速度参数进行修正，得到重力扰动补偿后的速度，包括：
17、根据误差常量对测量速度参数进行修正，得到重力扰动补偿后的速度为
18、v＝vins+∑δg(i)·δt
19、其中，vins表示测量速度参数，δg(i)表示第i个作用周期内的误差常量，δt表示时间间隔。
20、在其中一个实施例中，重力扰动导致的载体位置误差为
21、
22、在其中一个实施例中，根据载体位置误差对测量位置参数进行修正，得到重力扰动补偿后的位置，包括：
23、根据载体位置误差对测量位置参数进行修正，得到重力扰动补偿后的位置为
24、
25、其中，pins(i)表示第i个作用周期内测量位置参数，δg(i)表示第i个作用周期内的误差常量，δt表示时间间隔。
26、一种基于测量重力的刚体重力扰动补偿装置，所述装置包括：
27、惯性导航解算模块，用于根据重力仪中的惯性测量单元直接使用正常重力进行惯性导航解算，得到导航参数；导航参数包括速度状态值、位置状态值、姿态状态值和比力状态值；
28、组合导航模块，用于利用测速仪得到速度观测值和加速度观测值，使用测速仪与惯性导航进行组合导航，得到位置观测值；
29、重力扰动估计模块，用于对导航参数、速度观测值和位置观测值进行卡尔曼滤波得到比力测量结果；对比力测量结果和加速度观测值进行计算，得到重力扰动估计。
30、重力扰动补偿模块，用于对重力扰动估计进行低通滤波之后得到测量重力；计算在测量重力下的惯导系统的测量导航参数；根据刚体重力扰动补偿方法对测量导航参数进行修正，得到重力扰动补偿后的重力测量结果。
31、上述基于测量重力的刚体重力扰动补偿方法及装置，本申请通过从重力扰动直接作用于载体并改变其运动参数的角度出发，在惯性导航解算回路外对导航系下的载体速度、位置直接补偿，克服了姿态转移矩阵误差并得到修正后的载体导航运动参数，可以极大地提升惯性导航精度。
1.一种基于测量重力的刚体重力扰动补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述比力测量结果和所述加速度观测值进行计算，得到重力扰动估计，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量导航参数包括测量速度参数和测量位置参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述重力测量结果包括重力扰动补偿后的速度和重力扰动补偿后的位置；根据刚体重力扰动补偿方法对所述测量导航参数进行修正，得到重力扰动补偿后的重力测量结果，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述误差常量对所述测量速度参数进行修正，得到重力扰动补偿后的速度，包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重力扰动导致的载体位置误差为
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据载体位置误差对所述测量位置参数进行修正，得到重力扰动补偿后的位置，包括：
8.一种基于测量重力的刚体重力扰动补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
