[发明专利]一种适用于动中通的组合惯导系统自适应初始对准方法

权利要求书

1.一种适用于动中通的组合惯导系统自适应初始对准方法，其特征在于，包括步骤：

(1)定义惯性坐标系、导航坐标系、载体坐标系和基座关系坐标系；

(2)获取载体的位置信息，根据所述位置信息求得惯性坐标系到导航坐标系的转换矩阵；

(3)获取载体的加速度，求得载体坐标系下加速度在基座关系坐标系的投影，并对所述投影进行积分得到速度，根据速度求得基座关系坐标系到惯性坐标系的转换矩阵；

(4)在多时段下重复步骤(3),根据多次重复求得的基座关系坐标系到惯性坐标系的转换矩阵求取平均值，得到最终的基座关系坐标系到惯性坐标系的转换矩阵；

(5)获取载体的角速度，根据步骤(3)求得的载体坐标系下加速度在基座关系坐标系的投影，计算陀螺零漂估计值，并将陀螺零漂估计值反馈回角速度进行零漂补偿，根据补偿后的角速度求得载体坐标系到基座关系坐标系的转换矩阵；

(6)计算基座关系坐标系到惯性坐标系的转换矩阵的误差；

(7)设定阈值，比较阈值和误差大小，当误差小于阈值时，则进入步骤(8)；当误差大于阈值时，返回步骤(3)；

(8)将惯性坐标系到导航坐标系的转换矩阵、基座关系坐标系到惯性坐标系的转换矩阵以及载体坐标系到基座关系坐标系的转换矩阵进行乘积，得到载体坐标系到导航坐标系的转换矩阵，从而实现载体的初始对准；

所述惯性坐标系为i系，具体定义为：原点位于地球中心，z轴沿地轴指向北，x、y轴在地球上分别指向空间的两颗恒星；

所述导航坐标系为n系，具体定义为：原点位于载体重心，x轴指向东，y轴指向北，z轴指向天，即东北天坐标系；

所述载体坐标系为b系，具体定义为：原点位于载体重心，x轴沿载体横轴指向右，y轴沿载体纵轴指向前，z轴指向上；

所述基座关系坐标系为b0系，具体定义为：初始时刻的载体坐标系；

所述位置信息、加速度和角速度分别通过GPS、加速度传感器和陀螺仪传感器获取，所述位置信息包括经度和纬度；

所述步骤(2)中的惯性坐标系到导航坐标系的转换矩阵为：

其中，λ为载体的纬度，为载体的经度；

所述步骤(3)的具体过程为：

载体坐标系下加速度在基座关系坐标系的投影为：

其中，g^b为加速度，为载体坐标系到基座关系坐标系的转换矩阵；

对所述投影进行积分得到速度：

其中，gⁿ＝[0 0 -1]^T，为的逆矩阵，为惯性坐标系到基座关系坐标系的转换矩阵，

设则：

其中，是的逆矩阵；

所述步骤(5)中根据步骤(3)求得的载体坐标系下加速度在基座关系坐标系的投影，计算陀螺零漂估计值，并将陀螺零漂估计值反馈回角速度进行零漂补偿，其具体过程为：

载体坐标系下加速度在基座关系坐标系的投影为：

取两个不同时刻t_k1和t_k2的投影，即：

则，陀螺零漂估计值为：

所述步骤(5)中的载体坐标系到基座关系坐标系的转换矩阵，其具体过程为：

的微分方程为：

其中，Ω为由角速度ω的元素组成的斜对称矩阵，ω_x、ω_y、ω_z均分别包括陀螺仪传感器测量的三轴角速度和陀螺零漂估计值；

取一次采样周期T的时间间隔进行计算，则得：

角速度ω在整个采样周期T内保持不变，则：

可得：

所述步骤(6)的误差计算公式为：

其中，gⁿ＝[0 0 -1]^T。

2.根据权利要求1所述的适用于动中通的组合惯导系统自适应初始对准方法，其特征在于，所述步骤(8)为：

其中，为惯性坐标系到导航坐标系的转换矩阵，为基座关系坐标系到惯性坐标系的转换矩阵，为载体坐标系到基座关系坐标系的转换矩阵。