[发明专利]组合导航中的姿态角计算方法

权利要求书

1.组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，包括：

以预先获取的捷联惯导系统误差角和角速度作为输入，随动角作为输出，根据随动角与捷联惯导系统回路的增益、阻尼比和自然角频率的关联关系建立闭环反馈回路，所述误差角是俯仰角与预设的临界角的差值；

根据所述闭环反馈回路的传递函数式，计算预定状态下的优化随动角；

利用所述优化随动角对预先获取的原始捷联矩阵进行校正，以确定第一优化捷联矩阵；

根据第一优化捷联矩阵获取姿态角；

按照如下公式确定第一优化捷联矩阵，式中，Δθ为优化随动角，为原始捷联矩阵，为第一优化捷联矩阵。

2.根据权利要求1所述的组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，还包括：

根据预先获取的航向角的误差补偿角和滚动角的误差补偿角，对当前捷联惯导系统的捷联矩阵进行修正，以确定原始捷联矩阵。

3.根据权利要求1所述的组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，所述根据所述闭环反馈回路的传递函数式，计算预定状态下的优化随动角包括：

根据预先获取的采样周期，对所述闭环反馈回路的传递函数式进行离散化处理，以确定优化随动角的递推公式；

根据所述优化随动角的递推公式计算所述优化随动角。

4.根据权利要求3所述的组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，所述递推公式为Δθ(k)＝Δθ₁(k)+Δθ₂(k)，Δθ₁(k)＝a₁Δθ₁(k-1)+a₂Δθ₁(k-2)+b₀θ(k)+b₁θ(k-1)+b₂θ(k-2)，Δθ₂(k)＝c₁Δθ₂(k-1)+c₂Δθ₂(k-2)+c₃Δθ₂(k-3)+d₀ω_x(k)+d₁ω_x(k-1)+d₂ω_x(k-2)+d₃ω_x(k-3)，其中，K为捷联惯导系统回路的增益，ζ为捷联惯导系统回路的阻尼比，ω_n为捷联惯导系统回路的自然角频率。

5.根据权利要求1所述的组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，还包括：

根据如下公式计算参考俯仰角，θ＝αθ_s+(1-α)θ_a，其中，θ_s为通过四元数法计算得到的第一参考俯仰角，θ_a为根据加速度分解方法计算得到的第二参考俯仰角，α为预设的权值；

若所述参考俯仰角的数值大于预设的俯仰角参考值时，则执行步骤所述以预先获取的捷联惯导系统误差角和角速度作为输入，随动角作为输出，根据随动角与捷联惯导系统回路的增益、阻尼比和自然角频率的关联关系建立闭环反馈回路，所述俯仰角参考值为60-70度。

6.根据权利要求2所述的组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，还包括：

根据预设的航向角初始值和滚动角初始值，采用遗传算法进行搜索；

当搜索到航向角变化值与航向角实际值的差值小于预设的航向差值，且滚动角变化值与滚动角实际值的差值小于预设的滚动差值时，确定此时的航向角变化值与航向角实际值的差值为航向角的误差补偿角，且确定滚动角变化值与滚动角实际值的差值为滚动角的误差补偿角。

7.根据权利要求1-6任一项所述的组合导航中的姿态角计算方法，其特征在于，所述根据第一优化捷联矩阵获取姿态角包括：

采用卡尔曼滤波的方式获取捷联惯导系统的数学平台失准角；

根据所述数学平台失准角和优化随动角对所述第一优化捷联矩阵进行校正，以确定第二优化捷联矩阵；

从所述第二优化捷联矩阵中导出姿态角；

按照如下公式确定第二优化捷联矩阵，

其中为第一优化捷联矩阵，为第二优化捷联矩阵，Δθ为优化随动角。