[发明专利]偏振光及红外传感器辅助惯导系统定姿方法有效
申请号: | 201310718242.X | 申请日: | 2013-12-23 |
公开(公告)号: | CN103712621A | 公开(公告)日: | 2014-04-09 |
发明(设计)人: | 褚金奎;支炜;李晓雨;金仁成;关乐 | 申请(专利权)人: | 大连理工大学 |
主分类号: | G01C21/16 | 分类号: | G01C21/16 |
代理公司: | 大连理工大学专利中心 21200 | 代理人: | 关慧贞 |
地址: | 116024*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 偏振光 红外传感器 辅助 系统 方法 | ||
1.一种偏振光及红外传感器辅助惯导系统定姿方法,其特征在于,该方法采用偏振光传感器、红外传感器测量飞行器的航向角、横滚角、俯仰角与惯性导航系统中陀螺仪测量的三维姿态角进行卡尔曼滤波,将所得最优估计姿态角反馈至惯性导航系统中,提高惯性导航系统的测量精度,方法具体步骤如下:
步骤一:采集红外传感器和偏振光传感器输出的数据,确定飞行器的横滚角φIR、俯仰角θIR、航向角ψP,建立组合系统的初始捷联矩阵
其中,φINFθINF分别为红外传感器的横滚角、俯仰角,ψP为偏振光传感器的航向角;
步骤二:采集加速度计输出,将输出fb通过捷联矩阵投影到导航系(n)得到fn,如公式(2),经过修正Coriolis影响,积分运算得到导航系下的速度Vn,从而得到n系相对e系的角速度在n系下的投影
步骤三:利用更新n系与e系的坐标变换矩阵并根据经纬度信息与坐标变换矩阵之间的关系得到实时经纬度信息,矩阵更新可通过解算微分方程实现;
步骤四:采集陀螺仪的输出除去在载体系(b)下的投影得到如公式(3),利用更新捷联矩阵得到惯导系统输出的横滚角φg、俯仰角θg、航向角ψg;
其中为导航系与惯性系之间的旋转角速度在导航系下的投影;为系统捷联矩阵转置形式;为陀螺仪的输出;
捷联矩阵更新可通过解算微分方程式(4)实现:
其中,为向量的反对称矩阵,即
步骤五:采集红外传感器和偏振光传感器输出的数据,确定飞行器三维姿态角φIRθIRψP,与步骤四中陀螺仪得到的姿态角进行卡尔曼滤波得到最优估计三维姿态角
步骤六:将最优估计姿态角组成捷联矩阵反馈至惯性系统中修正位置和姿态的运算公式,其修正过程分三个部分:
(1)修正步骤二中公式(2)的系统捷联矩阵得到由加速度计的输出fb投影到导航系的新向量fn;
(2)修正步骤四中公式(3)系统捷联矩阵的转置形式,得到在载体系(b)下的新投影
(3)修正步骤四中公式(4)的系统捷联矩阵通过解算微分方程得到新的捷联矩阵;
步骤七:重复步骤二至步骤六过程,实现系统实时输出飞行器的位置、速度、姿态信息。
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