本发明涉及一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，属于惯性导航。
背景技术：
1、大型航天测量船是我国测控网的重要组成部分。测量船上搭载的测量设备一般采用单站定位体制，且平台在运动。因此，要想获得高精度的目标信息，船载惯性导航系统提供的姿态信息精度至为关键。旋转调制惯导(rins)利用转动机构的转动调制惯性器件的误差，是提高系统长航时条件下测量精度的有效手段。
2、由于旋转机构的引入，不可避免的带来一系列误差，其中转轴倾角的量级可能达到角分级。现有文献中转轴倾角的标定一般要求在静态条件下进行。但是，实际中设备长时间运行或更换惯组后转轴倾角可能发生变化，严重影响姿态测量精度，有必要具备转轴倾角的海上动态标定能力。cnki库中《双轴旋转惯导系统转轴倾角在线标定方法》(陈刚，刘建春，孙伟强，王俊柱，赵凤昊；中国惯性技术学报；2019年4月第2期)一文公开了一种系泊状态下双轴旋转惯导系统转轴倾角在线标定方法。但该方法在标定过程中需要与待测系统刚性连接高精度参考系统提供准确姿态，实际应用中条件可能无法满足。
技术实现思路
1、本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提出了一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，该方法能够在海上动态条件下有效估计和补偿转轴倾角的影响，提高惯导系统姿态输出精度和可维护性。
2、本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤一、经纬仪测星，记录星体理论和实测指向；
4、利用经纬仪内置星表信息及卫星导航系统提供的位置和时间信息，经纬仪系统软件可进行恒星岁差改正、自行改正、章动改正、光行差改正等天文计算，得到星体在地平坐标系下的星体理论方位角a和俯仰角e。
5、当经纬仪对恒星观测时，经纬仪直接测量值由编码器输出aencoder、eencoder和脱靶量输出amiss、emiss两部分组成，即：
6、
7、经轴系参数和蒙气差修正后，可得经纬仪在甲板系下的实测指向：
8、
9、式中，ac、ec为修正后的经纬仪实测指向，a0、e0为方位、俯仰零位，v、vα为垂直轴误差幅值和最大倾斜方向，b为横轴差，c为照准差，eair为蒙气差修正量，可由下式近似计算：
10、
11、其中，t为温度，p为大气压强。
12、步骤二、利用惯性导航系统输出姿态将实测指向转换到地平系，并计算星体大地角误差；
13、“步骤一”中给出的星体理论指向(a,e)由天文计算得出，可忽略计算误差。实测指向(ac,ec)因经纬仪测角精度很高，也是非常准确的。因此，有如下关系式成立：
14、
15、其中，为甲板坐标系(b系)到地平坐标系(n系)的姿态旋转矩阵，rn、rb分别为星体视线单位矢量在n系和b下的投影，可表示成如下形式：
16、
17、实际中，经纬仪接收到的惯导姿态角信息只能计算得到带有误差的姿态矩阵其主要误差包含两方面误差：一是惯导姿态失准角误差；二是转轴倾角带来的误差。将惯导计算姿态矩阵带入(5)式，则地平系下的惯导计算星体视线矢量可表示为如下形式：
18、
19、式中，分别表示经纬仪实测值经惯导计算姿态矩阵转换后的大地方位角和俯仰角，可计算如下：
20、
21、惯导转换的星体大地角误差可计算如下：
22、
23、步骤三、利用星体大地角误差值计算转轴倾角和惯导姿态误差。
24、将(5)式与(4)式做差并忽略二阶小量，可得如下关系式：
25、
26、式中，φ＝[-φn φu -φe]t为失准角误差矢量，θl＝[θx 0 θz]t为转轴倾角矢量，为惯性测量单元(imu)坐标系s相对地平系n的姿态矩阵。令：
27、
28、其中，式中，k、ψ、θ分别表示惯导输出航向角、纵摇角、横摇角。
29、将(8)式展开并化简可得出如下关系：
30、
31、其中，
32、
33、
34、由(10)、(11)、(12)式可见，δa、δe实际包含两项，δaφ、δeφ由惯导姿态误差导致，而δal、δel因转轴倾角θl引起。
35、当观测多颗恒星时，可以获取多个观测量δai、δei(i＝1,2,...,k)，令：
36、
37、h＝[δa1 δe1 … δak δek]t (14)
38、x＝[φu φe φnθx θz]t (15)
39、则有，
40、h＝fx (16)
41、观察式(13)可知，
42、
43、式中，fij表示矩阵f的第i行、第j列元素。可见，若(17)式中的系数项c11、c21、c31、c13、c23、c33等为常值，即载体姿态保持不变，且转台不转动，则矩阵f的第4列、第5列与前3列线性相关，rank(f)＝3。实际中，观察(13)式可见，(17)式中系数项随转台角度变化而变化。因此，当至少观测3颗恒星且至少两颗恒星观测中转台角度不同时，rank(f)＝5，误差状态x可观测。式(16)的最小二乘解为：
44、x＝(ftf)fth (18)
45、由此，可同时估计惯导平台失准角φ＝[-φn φu -φe]t及转轴倾角θl＝[θx 0θz]t。
46、步骤四、修正转轴倾角对rins输出姿态的影响。
47、rins姿态矩阵的解算过程可分两步。首先通过惯性元件的输出，更新s系相对于n系的姿态矩阵然后在的基础上根据转台测角元件输出及由“步骤三”计算得到的转轴倾角θl＝[θx 0 θz]t矢量解算得到表示如下：
48、
49、其中，表示载体坐标系b与imu坐标系s之间的姿态关系，可表示如下：
50、
51、式中，α表示转台测角元件输出。
52、与现有技术相比，本发明的有意效果：
53、一是实现了单轴rins转轴倾角的海上动态估计，提高了系统的姿态输出精度和可维护性；
54、二是基于测量船现有条件实现，操作简单方便，自动化程度高。
1.一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，其特征在于步骤一中的星体理论方位角a和俯仰角e的计算过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，，其特征在于步骤二中惯导转换的星体大地角误差的推到过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种船载单轴旋转惯导系统转轴倾角动态标定及补偿方法，，其特征在于步骤三中令：
