[发明专利]飞行器姿态角的旋转稳定估计

权利要求书

1.一种估计飞行器(1)的姿态角(θ、)的方法，其中：

通过对来自惯性测量单元(6)的具有捷联分量的测量值进行算法积分(3)而产生相对于导航轴线(N、E、D)表述的所述姿态角(θ、)的估计值、航向角(ψ)的估计值以及线速度矢量的估计值，所述测量值指代所述飞行器(1)的角速度和线加速度

所述算法积分还具有用于对所述惯性测量值进行校正的输入(21、22、23)，所述输入相对于所述导航轴线(N、E、D)由两个水平分量和一个垂直分量所表述并用于校正：

角加速度

角速度以及

线加速度

通过从所述飞行器(1)的来自线速度传感器(8)并且相对于所述导航轴线(N、E、D)表述的线速度测量值中减去由所述算法积分(3)所产生的所述估计线速度形成类似地相对于所述导航轴线(N、E、D)表述的线速度差；

从测得的绕垂直导航轴线的角速度进行估计(15)而形成所述飞行器(1)的转速的估计值，其中所述估计(15)使用作为所述姿态角(θ、φ)函数的投影算子；

所述角加速度角速度以及线加速度的校正量的两个水平分量中的每个水平分量是所述速度差的如下两个水平分量的线性组合：平行于所述校正量的分量和与所述校正量不共线的另一水平分量；藉此在所述水平轴线之间获得交叉系数；以及

所述线性组合的每个系数是时间的连续函数，并且取决于所述估计转速；从而包括所述飞行器转动时，估计的姿态角是稳定的。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性组合系数是矩阵K(t)的项目，所述矩阵代表对称为“黎卡提”方程的以下连续时间微分方程的解：

dPdt=FP+PFT+Q-PHTR-1HP]]>

K＝PH^TR^-1

其中：t是时间变量；P是状态噪声的协方差矩阵；Q是影响惯性测量值的误差的功率谱密度矩阵；R是影响线速度测量值的功率谱密度矩阵；H是用于将状态矢量投影到观察子空间上的矩阵；而F是对水平校正分量在所述算法积分中的传播动力学进行描述的线性系统的变量矩阵：

δ→·ι→·v→·=Ω001000G0·δ→ι→v→+ρ→ω→γ→]]>，和F(t)=Ω001000G0]]>

(v→)=001·δ→ι→v→]]>H＝(001)

其中：

是由以下各水平分量对所构成的状态矢量：

i)影响所述角速度测量值的偏差的水平分量对ii)虚拟平台3相对于实际导航参考坐标系中水平面的两个倾斜角的水平分量对以及iii)影响所述速度估计值的偏差的水平分量对

是由惯性测量校正量的水平分量对所构成的控制矢量，这些惯性校正量即：i)角加速度ii)角速度以及iii)线加速度

是由所述转速所限定的2×2矩阵；以及

是由于重力引起的局部加速度的模数g所限定的2×2矩阵。