一种基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法

技术领域

本发明涉及扰动重力计算技术领域，特别涉及一种基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法。

背景技术

扰动重力是修正惯导系统力学编排必不可少的基础信息，是提高惯性导航系统导航定位精度的关键要件。传统的获取扰动重力分量的空域径向基函数格网技术仅利用了待估点与观测点之间的空间位置信息，导致在内插过程中扰动重力产生格网化误差，从而影响精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法。

本发明的第一方面，提供了一种基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法，包括以下步骤：

从扰动重力分量的观测值中移去基于全球重力场模型计算的观测点的扰动重力分量的低频信息模型值，得到观测点的扰动重力分量的残差值；

基于所述观测点的扰动重力分量的残差值，应用空域径向基函数格网算法，计算得到待估点的扰动重力分量的残差值；

合并所述待估点的扰动重力分量的残差值和基于全球重力场模型计算的待估点的扰动重力分量的低频信息模型值，得到待估点的扰动重力分量计算值。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

本方法利用全球重力场模型提供的低频信息，首先从扰动重力分量观测值中移去由全球重力场模型计算的扰动重力分量的低频信息模型值，得到观测点的扰动重力分量的残差值；然后以观测点的扰动重力分量的残差值为基础，应用空域径向基函数格网技术，得到待估点的扰动重力分量的残差值；最后恢复待估点残差扰动重力分量的低频信息模型值，得到待估点的扰动重力分量的计算值。本方法依据移去和恢复步骤能够从原理上确保扰动重力分量的低频信息的正确性，这样既顾及扰动重力分量的频谱特性以抑制在低频信息的格网化误差影响，又利用空域径向基函数技术提高模型分辨率；本方法能够构建满足惯性导航系统扰动重力补偿需求的高精度高分辨率的扰动重力分量模型。

本发明的第二方面，提供了一种基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿装置，包括：低频信息移去模块、径向基函数格网计算模块以及低频信息恢复模块；

所述低频信息移去模块用于从扰动重力分量的观测值中移去基于全球重力场模型计算的观测点的扰动重力分量的低频信息模型值，得到观测点的扰动重力分量的残差值；

所述径向基函数格网计算模块用于基于所述观测点的扰动重力分量的残差值，应用空域径向基函数格网算法，计算得到待估点的扰动重力分量的残差值；

所述低频信息恢复模块用于合并所述待估点的扰动重力分量的残差值和基于全球重力场模型计算的待估点的扰动重力分量的低频信息模型值，得到待估点的扰动重力分量计算值。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

本装置利用全球重力场模型提供的低频信息，首先从扰动重力分量观测值中移去由全球重力场模型计算的扰动重力分量的低频信息模型值，得到观测点的扰动重力分量的残差值；然后以观测点的扰动重力分量的残差值为基础，应用空域径向基函数格网技术，得到待估点的扰动重力分量的残差值；最后恢复待估点残差扰动重力分量的低频信息模型值，得到待估点的扰动重力分量的计算值。本方法依据移去和恢复步骤能够从原理上确保扰动重力分量的低频信息的正确性，这样既顾及扰动重力分量的频谱特性以抑制在低频信息的格网化误差影响，又利用空域径向基函数技术提高模型分辨率；

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

参照图1，本发明的一个实施例，提供了一种基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法，包括以下步骤：

S100、从扰动重力三分量的观测值中移去基于全球重力场模型计算的观测点的扰动重力三分量的低频信息模型值，得到观测点的扰动重力三分量的残差值。

计算公式如下：

在式(1)中，δT

全球重力场球谐模型计算观测点i处的扰动重力三分量T

在式(2)中，(r，θ，λ)分别是观测点i处的地心向径、余纬和经度，a为参考椭球长半径，GM为万有重力常数和地球总质量的乘积，

S200、基于观测点的扰动重力三分量的残差值，应用空域径向基函数格网算法，计算得到待估点的扰动重力三分量的残差值。

选取径向函数φ(d)，平移构造径向基

使得

取复二次函数：

其中，d表示扰动重力观测点到扰动重力待估点的相对距离，e表示设定的光滑因子，这里可取1.0×10

S300、合并待估点的扰动重力三分量的残差值和基于全球重力场模型计算的待估点的扰动重力三分量的低频信息模型值，得到待估点的扰动重力三分量计算值。

式(6)中，T

本实施例提供的方法，首先从频域的角度出发，将观测点的扰动重力三分量分成低频(中长波信息)和高频(短波信息)部分，引入全球重力场模型计算观测点的扰动重力三分量的低频部分，从扰动重力三分量观测值中移去由全球重力场模型计算的扰动重力三分量的低频部分，得到观测点的扰动重力三分量的高频部分；然后基于观测点的扰动重力三分量的高频部分，应用空域径向基函数格网算法进行格网插值，得到待估点的扰动重力三分量的高频部分，由此实现了高分辨率；最后再利用全球重力场模型来计算待估点的扰动重力三分量的低频部分用于恢复，即合并空域径向基函数格网算法求取的待估点的扰动重力三分量的高频部分和全球重力场模型计算的待估点的扰动重力三分量的低频部分，得到待估点的扰动重力三分量的计算值，依据移去和恢复步骤能从原理上确保了扰动重力三分量的低频信息的正确性(需要注意的是，此处忽略不计全球重力场模型的误差)，不会引入误差，能够提高精度。综上，本实施例提供的方法既顾及扰动重力三分量的频谱特性以抑制在低频信息的格网化误差影响，又利用空域径向基函数技术提高模型分辨率。

图2，本发明的一个实施例，提供了基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿装置，包括低频信息移去模块、径向基函数格网计算模块以及低频信息恢复模块；

低频信息移去模块用于从扰动重力三分量的观测值中移去基于全球重力场模型计算的观测点的扰动重力三分量的低频信息模型值，得到观测点的扰动重力三分量的残差值；

径向基函数格网计算模块用于基于观测点的扰动重力三分量的残差值，应用空域径向基函数格网算法，计算得到待估点的扰动重力三分量的残差值；

低频信息恢复模块用于合并待估点的扰动重力三分量的残差值和基于全球重力场模型计算的待估点的扰动重力三分量的低频信息模型值，得到待估点的扰动重力三分量计算值。

需要说明的是，由于本实施例中的基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿装置与上述的基于径向基函数的顾及频域特性的惯导精度补偿方法是基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本装置实施例，此处不再详述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。