[发明专利]微型水下运动体自主姿态检测装置及方法

权利要求书

1.一种微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：由IMU惯性测量单元模块(1)、运动控制执行部件(2)、运动学模型估计(3)、动态测量数据补偿(4)、水下导航计算机(5)和串口输出(6)组成；IMU惯性测量单元模块(1)、动态测量数据补偿(4)、水下导航计算机(5)和串口输出(6)依此相连，运动控制执行部件(2)连接运动学模型估计(3)，运动学模型估计(3)连接动态测量数据补偿(4)。

2.根据权利要求1所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述IMU惯性测量单元模块(1)包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴温度计以及数字信号输出电路。

3.根据权利要求1或2所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述运动控制执行部件(2)为运动体上的所有的控制执行机构。

4.根据权利要求1或2所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述运动学模型估计(3)对运动体控制执行部件进行精确的动力学描述。

5.根据权利要求3所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述运动学模型估计(3)对运动体控制执行部件进行精确的动力学描述。

6.根据权利要求1或2所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述动态测量数据补偿(4)输出的数据直接输入导航计算机(5)进行姿态的解算，并通过串口输出。

7.根据权利要求3所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述动态测量数据补偿(4)输出的数据直接输入导航计算机(5)进行姿态的解算，并通过串口输出。

8.根据权利要求4所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述动态测量数据补偿(4)输出的数据直接输入导航计算机(5)进行姿态的解算，并通过串口输出。

9.根据权利要求5所述的微型水下运动体自主姿态检测装置该装置，其特征是：所述动态测量数据补偿(4)输出的数据直接输入导航计算机(5)进行姿态的解算，并通过串口输出。

10.一种基于微型水下运动体自主姿态检测装置的检测方法，其特征是：

所用微型水下运动体自主姿态检测装置由IMU惯性测量单元模块(1)、运动控制执行部件(2)、运动学模型估计(3)、动态测量数据补偿(4)、水下导航计算机(5)和串口输出(6)组成；IMU惯性测量单元模块(1)、动态测量数据补偿(4)、水下导航计算机(5)和串口输出(6)依此相连，运动控制执行部件(2)连接运动学模型估计(3)，运动学模型估计(3)连接动态测量数据补偿(4)；

测量方法包括如下步骤：

第一步：将IMU惯性测量单元模块(1)按照运动体坐标系方向安装固定，按照航向、俯仰、横滚的顺序构造导航坐标系到运动体坐标系的方向余弦矩阵；

第二步：在运动体稳定环境下设定运动体的初始状态，航向角由上位机给定，俯仰角和横滚角通过三轴加速度计的输出进行解算；

第三步：在运动体运动过程中，根据运动体的运动控制执行部件(2)的输出信息，经过动力学模型估计(3)，估计运动体在载体坐标系下的三轴加速度；

第四步：IMU惯性测量单元(1)的测量数据和第三步的输出数据进行动态测量数据补偿(4)，去除运动控制中产生的加速度，以及惯性测量单元(1)测量数据的温度漂移；

第五步：在导航计算机(5)中对第四步输出的数据进行滤波，分别利用补偿、滤波后的加速度计数据、角速度数据进行姿态解算，并进行组合分析，给出运动体姿态的最优估计，通过串口输出。