本发明涉及导航，特别涉及机载导航系统的滤波参数重构方法、系统、设备与介质。
背景技术：
1、机载导航系统充分考虑到其自主性、高动态特性以及全天候特性，通常选用mems的惯导和卫星导航组合的导航系统，其组合导航的滤波算法工程上多采用扩展卡尔曼滤波(ekf)滤波算法，由于惯导器件的复杂性以及导航解算的非线性误差，导致滤波算法的导航解算精度偏差，因此对ekf滤波参数匹配设计提出了更高的要求。
2、针对机载惯导和卫星导航组合的导航系统的组合导航滤波参数的设计方面，通常采用的是在设计阶段对惯导的性能指标进行约束，从而保证惯导器件与滤波算法的匹配一致性，但由于惯导器件的结构以及工艺原理，尤其对于mems惯导器件，其实际性能指标必然存在偏差，将对导航解算的精度造成较大影响。
3、有些研究学者通过在飞行中实时自适应调整参数，实现对于初始滤波参数设置偏差的不断校正，但这不仅增加了对弹载计算机计算能力的要求，同时还降低了滤波算法的稳定性，工程应用能力较弱。
技术实现思路
1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种机载导航系统的滤波参数重构方法、系统、设备与存储介质，以解决现有技术中不仅增加了对弹载计算机计算能力的要求，同时还降低了滤波算法的稳定性，工程应用能力较弱的问题。
2、本发明具体提供如下技术方案：一种机载导航系统的滤波参数重构方法，包括如下步骤：
3、获取机载导航系统在扩展卡尔曼滤波ekf中，通过初始化赋值后获得的组合导航滤波参数；其中机载导航系统为惯导和卫星导航组合的导航系统；
4、对机载导航系统的初始姿态角进行对准，并获取对准时惯导的角速度和加速度，根据对准时惯导的角速度与设定角速度阈值进行大小判定，将对准时惯导的角速度大于设定角速度阈值时刻的无效角速度和加速度进行去除；
5、利用去除无效角速度和加速度后的剩余角速度和加速度进行allan方差估计，通过allan方差估计结果对初始化赋值后获得的组合导航滤波参数进行重置，并通过重置的组合导航滤波参数获得滤波参数重构结果。
6、优选的，所述对机载导航系统的初始姿态角进行对准，具体为：
7、采用航向装订对准的方式对具有机载导航系统的无人机初始姿态角进行对准；具体表达式为：
8、
9、其中，初始姿态角包括初始对准俯仰角θ和初始对准滚转角γ；ax和ay是两方向的加速度信息；g为当地重力加速度信息；az为机体z轴上的加速度信息；arcsin(·)为反正弦函数，arctan(·)为反正切函数。
10、优选的，所述利用去除无效角速度和加速度后的剩余角速度和加速度进行allan方差估计，包括如下步骤：
11、获取去除无效角速度和加速度后的剩余角速度和加速度的数列；具体表达式为：
12、
13、其中τ0为数据更新周期，n为样本数据点，分别为机载导航系统对准期间的惯性传感器输出数据，惯性传感器输出数据即角速度和加速度；
14、获取对准期间采样时间为一个数据更新周期τ0的方差具体表达式为：
15、
16、将采样时间不断加倍，获得加倍后的采样时间τl，记τl＝2*τl-1＝2l*τ0，至最终序列长度不小于2，求得惯导数据序列，为第k个样本数据点时机载导航系统对准期间的惯性传感器输出数据，为第k-1个样本数据点时机载导航系统对准期间的惯性传感器输出数据；具体表达式为：
17、
18、其中，nl为采样时间加倍后的样本数据点，τl-1为τl的二分之一倍采样时间，nl-1为nl二分之一倍的样本数据点；
19、获取τl的方差具体表达式为：
20、
21、通过采样时间的不断加倍，获得一系列采样周期对应的方差点并通过一系列采样周期对应的方差点获取陀螺角度游走系数和加计速度游走系数；具体表达式为：
22、
23、其中，narw为陀螺角度游走系数或加计速度游走系数，σarw为allan计算方差数据点；
24、优选的，所述通过allan方差估计结果对初始化赋值后获得的组合导航滤波参数进行重置，包括如下步骤：
25、通过陀螺角度游走系数或加计速度游走系数对初始化赋值的组合导航滤波参数进行重置；具体表达式为：
26、
27、其中，qii为重置后的组合导航滤波参数。
28、优选的，通过陀螺角度游走系数或加计速度游走系数对初始化赋值的组合导航滤波参数进行重置之前，还包括如下步骤：
29、将方差计算点通过取对数后进行线性拟合，获得所述陀螺角度游走系数或加计速度游走系数；具体表达式为：
30、
31、其中，log10是以10为底的对数。
32、优选的，所述通过重置的组合导航滤波参数获得滤波参数重构结果后，还包括如下步骤：
33、将无人机起飞，并对无人机进行导航操作，当卫星信息有效时刻执行惯导和卫星导航组合的导航系统的滤波解算，否则进入纯惯性导航解算。
34、优选的，所述当卫星信息有效时刻执行惯导和卫星导航组合的导航系统的滤波解算，否则进入纯惯性导航解算，包括如下步骤：
35、根据惯导输出的角速度进行惯性解算姿态更新；具体表达式为：
36、
37、其中，为tm时刻机体系到导航系的转换四元数，为tm-1时刻到tm时刻的导航系转换四元数，为tm-1时刻机体系到导航系的转换四元数，为tm-1时刻到tm时刻的机体系转换四元数；
38、通过捷联惯性导航速度更新方程进行惯性导航获取；具体表达式为：
39、
40、其中，为tm时刻导航系下的三方向速度信息；为tm-1时刻导航系下的三方向速度信息；δtsins为捷联惯性导航解算步长；为tm时刻惯导中加计传感器输出的比力信息；为tm-1时刻导航系下的重力加速度矢量信息，g(m-1)为tm-1时刻导航系高度方向的重力加速度；为tm-1时刻导航系下的地球自转信息，ωie为地球自转角速度常值15°-h，l(m-1)为tm-1时刻的地理纬度；为tm-1时刻地球坐标系至导航系的角速度信息，rm(m-1)为tm-1时刻地球参数模型下的子午圈半径，rn(m-1)为tm-1时刻地球参数模型下卯酉圈半径，hm-1为tm-1时刻导航系下的的地理高度，vn(m-1)为tm-1时刻飞行器的北向导航速度，ve(m-1)为tm-1时刻飞行器的东向导航速度；
41、通过捷联惯导的位置更新方程获取实时地理纬度、地理经度以及高度信息；具体表达式为：
42、
43、其中，l(m)、λ(m)和h(m)为tm时刻导航系下的地理纬度、地理经度和地理高度；l(m-1)、λ(m-1)和h(m-1)为tm-1时刻导航系下的地理纬度、地理经度和地理高度，sec为正割函数，vu(m-1)为tm-1时刻飞行器的天向导航速度。
44、本发明提供一种机载导航系统的滤波参数重构系统，包括：
45、数据收集模块，用于获取机载导航系统在扩展卡尔曼滤波ekf中，通过初始化赋值后获得的组合导航滤波参数；其中机载导航系统为惯导和卫星导航组合的导航系统；
46、对准模块，用于对机载导航系统的初始姿态角进行对准，并获取对准时惯导的角速度和加速度，根据对准时惯导的角速度与设定角速度阈值进行大小判定，将对准时惯导的角速度大于设定角速度阈值时刻的无效角速度和加速度进行去除；
47、重置模块，用于利用去除无效角速度和加速度后的剩余角速度和加速度进行allan方差估计，通过allan方差估计结果对初始化赋值后获得的组合导航滤波参数进行重置，并通过重置的组合导航滤波参数获得滤波参数重构结果。
48、本发明提供一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有程序，所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述一种机载导航系统的滤波参数重构方法的步骤。
49、本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种机载导航系统的滤波参数重构方法的步骤。
50、与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
51、本发明应用于机载惯导和卫星导航组合的导航系统的组合导航滤波算法优化上，通过获取机载导航系统初始化赋值后获得的组合导航滤波参数，通过对机载导航系统的初始姿态角进行对准，获得对准时的角速度和加速度，并根据角速度与设定角速度阈值进行大小判定，去除无效角速度和加速度，并利用去除无效角速度和加速度的剩余角速度和加速度进行allan方差估计，对组合导航滤波参数进行重置。本发明通过起飞前对惯导性能参数的估计，实现组合导航滤波参数自适应重构设计，无需在飞行中进行自适应调整参数，通过初始姿态角的校准和去除无效数据，来提高组合导航滤波参数的精度和组合导航的滤波收敛性，大大降低了对弹载计算机计算能力的要求。
1.一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，所述对机载导航系统的初始姿态角进行对准，具体为：
3.如权利要求1所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，所述利用去除无效角速度和加速度后的剩余角速度和加速度进行allan方差估计，包括如下步骤：
4.如权利要求3所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，所述通过allan方差估计结果对初始化赋值后获得的组合导航滤波参数进行重置，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，通过陀螺角度游走系数或加计速度游走系数对初始化赋值的组合导航滤波参数进行重置之前，还包括如下步骤：
6.如权利要求1所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，所述通过重置的组合导航滤波参数获得滤波参数重构结果后，还包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法，其特征在于，所述当卫星信息有效时刻执行惯导和卫星导航组合的导航系统的滤波解算，否则进入纯惯性导航解算，包括如下步骤：
8.一种机载导航系统的滤波参数重构系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有程序，所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述一种机载导航系统的滤波参数重构方法的步骤。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的一种机载导航系统的滤波参数重构方法的步骤。
