[发明专利]一种姿态测量系统的精度校准方法

权利要求书

1.一种姿态测量系统的精度校准方法，其特征在于，所述姿态测量系统的精度校准方法包括如下步骤：

通过椭球拟合模型对姿态测量系统的加速度计的零偏、刻度系数与轴间不正交角进行校准；

所述通过椭球拟合模型对姿态测量系统的加速度计的零偏、刻度系数与轴间不正交角进行校准步骤包括以下步骤：

设定拟合椭球参数向量，标记为α＝[a b c d e f k l m n]^T；

设定校准过程迭代次数为r，将加速度采集的第一个值[A_X0、A_Y0、A_Z0]^T拓展为10维列向量D1，并计算矩阵S1，其中，D1标记为S1＝D1^TD1；

若加速度计三轴数据的采集次数未达到r次，则用新采集的加速度计数据D_K对矩阵S进行更新，其中，S_k＝S_k-1+D_k^TD_k；

计算出更新的矩阵S后，同时引入椭球限制矩阵C并将矩阵S分块，其中，

C₂＝0_3×7,C₃＝0_7×3,C₄＝0_7×7

将矩阵S分块：

D_k＝[D₁ D₂]

D₁＝[Ax₁² Ay₁² Az₁²]

D₂＝[Ax₁Ay₁ Ay₁Az₁ Ax₁Az₁ Ax₁ Ay₁ Az₁ 1]

通过以下公式求得椭球拟合向量：

C₁^-1(S₁-S₂S₄^-1S₂^T)α₁＝λα₁

α₂＝-S₄^-1S₂^Tα₁；

计算出α₁后，通过上述公式计算出α₂，则椭球拟合向量的所有参数全部被计算出，其中，α＝[α₁ α₂]＝[a b c d e f k l m n]^T；

再根据实际的物理对应关系，三轴的刻度系数k_x,k_y,k_z、轴间不正交角δ_xy,δ_yz,δ_xz及残余零偏b_x,b_y,b_z可以通过以下公式计算得出：

采集加速度计在一段时间内的三轴数据，其中，三轴数据标记为[A_X0、A_Y0、A_Z0]^T，零偏标记为B＝[A_X0、A_Y0、A_Z0]^T–[0 0 g]^T；

当采集到新的加速度计数据后，可以用椭球参数对新采集到的数据进行修正；

利用计算出的椭球参数对加速度计原始数据进行补偿；

通过椭球拟合模型对姿态测量系统的电子罗盘进行校准；

所述通过椭球拟合模型对姿态测量系统的电子罗盘进行校准包括以下步骤：

设定拟合椭球参数向量，标记为α＝[a b c d e f k l m n]^T；

采集电子罗盘在一段时间内的三轴数据，并对采集的数据进行运算防溢处理，其中，三轴数据标记为[H_X0 H_Y0 H_Z0]^T；

设定校准过程迭代次数为r，将电子罗盘采集的第一个值[H_X1 H_Y1H_Z1]^T拓展为10维列向量D1，并计算矩阵S1，其中，D1标记为S1＝D1^TD1；

若电子罗盘三轴数据的采集次数未达到r次，则用新采集的电子罗盘数据D_K对矩阵S进行更新，其中，S_k＝S_k-1+D_k^TD_k；

计算出更新的矩阵S后，同时引入椭球限制矩阵C并将矩阵S分块，其中，

C₂＝0_3×7,C₃＝0_7×3,C₄＝0_7×7

将矩阵S分块：

D_k＝[D₁ D₂]

D₂＝[H_x1H_y1 H_x1H_z1 H_y1H_z1 H_x1 H_y1 H_z1 1]

通过以下公式求得椭球拟合向量：

C₁^-1(S₁-S₂S₄^-1S₂^T)α₁＝λα₁

α₂＝-S₄^-1S₂^Tα₁；

计算出α₁后，通过上述公式计算出α₂，则椭球拟合向量的所有参数全部被计算出，其中，α＝[α₁ α₂]＝[a b c d e f k l m n]^T；

再根据实际的物理对应关系，三轴的刻度系数k_x,k_y,k_z、轴间不正交角δ_xy,δ_yz,δ_xz及残余零偏b_x,b_y,b_z可以通过以下公式计算得出：

利用计算出的椭球参数对电子罗盘原始数据进行补偿；

根据补偿后的加速度计数据与电子罗盘数据对姿态进行解算。