[发明专利]一种姿态测量方法

权利要求书

1.一种姿态测量方法，所述方法用于捷联惯导系统，其特征在于，采用在多个位置分别进行精对准的方法对陀螺仪重复性漂移进行抑制；

所述方法的步骤包括：

S1、以陀螺仪的当前姿态数据和速度数据作为第一初值，在第一位置进行第一次精对准；

S2、捷联惯导系统转位至第n位置，在转位过程中根据第n-1次精对准的结果进行姿态更新和速度更新；

S3、以姿态更新和速度更新的结果为第n初值，在第n位置进行第n次精对准，完成捷联惯导系统的初始对准；

其中，n从2开始做加1递增，重复步骤S2和S3，直至n＝k；k为所述方法所选用的位置的个数，且k大于等于2。

2.根据权利要求1所述的姿态测量方法，其特征在于，所述多个位置具体为双位置，即k＝2。

3.根据权利要求1所述的姿态测量方法，其特征在于，精对准采用卡尔曼算法实现。

4.根据权利要求3所述的姿态测量方法，其特征在于，采用卡尔曼算法进行精对准的内容包括：时间更新和/或量测更新；

时间更新，根据系统采集的实时数据完成状态变量的更新，包含姿态更新和速度更新；

量测更新，用量测数据修正状态更新的误差，实现最优估计；

卡尔曼滤波采用零速修正的速度量测和地球自转角速率约束的角速率量测进行量测更新和最优估计，以消除陀螺仪漂移误差。

5.根据权利要求4所述的姿态测量方法，其特征在于，量测更新的步骤包括：

1)判断量测数据值是否有效，若有效，进入2)，否则，不进行更新，将时间更新结果作为卡尔曼滤波的最终结果；

2)根据量测数据值对状态更新结果进行修正，并根据修正结果和时间更新结果，计算增益系数，得到最优状态估计。

6.根据权利要求5所述的姿态测量方法，其特征在于，判断量测数据值是否有效通过判断钻铤是否处于静止状态和/或判断外部扰动是否满足对准要求来实现；若钻铤处于静止状态和/或外部扰动满足对准要求，则判定量测数据值有效，否则判定量测数据值无效。

7.根据权利要求6所述的姿态测量方法，其特征在于，

判断钻铤是否处于静止状态具体为：判断敏感速度观测量和/或敏感角速率观测量是否小于判定阈值，若是，则判定钻铤处于静止状态，否则不处于静止状态。

8.根据权利要求6所述的姿态测量方法，其特征在于，判断外部扰动是否满足对准要求具体为：判断外部泥浆的扰动量或振动传感器感应到的振动量是否小于设定的阈值；若是，则判定外部扰动量满足对准要求，否则不满足。

9.根据权利要求5所述的姿态测量方法，其特征在于，步骤2)的具体内容包括：分别求解由零速修正的速度量测Z_v与地球自转角速率约束的角速率量测Z_ω组成的量测矩阵，实现X、Y水平陀螺仪常值漂移误差最优估计与Z轴陀螺仪常值漂移误差估计，最终完成姿态与方位失准角的最优估计。

10.根据权利要求4所述的姿态测量方法，其特征在于，在时间更新时，完成状态一步预测与均方误差一步预测。

11.根据权利要求4所述的姿态测量方法，其特征在于，转位过程中的姿态更新采用四元数法进行更新。

12.根据权利要求1所述的姿态测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括在第一位置的粗对准，并以粗对准的结果作为第一初值进行第一次精对准。

13.一种随钻测量系统，所述系统包括捷联惯导系统，所述捷联惯导系统包括三轴陀螺仪、三轴加速度计；其特征在于，所述捷联惯导系统采用权利要求1-12任一所述的姿态测量方法，抑制陀螺仪的重复性漂移误差，提高定向钻进的随钻测量的精度。

14.一种连续导航测量系统，所述系统包括捷联惯导系统，所述捷联惯导系统包括三轴陀螺仪、三轴加速度计；其特征在于，所述捷联惯导系统采用权利要求1-12任一所述的姿态测量方法，抑制陀螺仪的重复性漂移误差，提高导航过程中的姿态测量精度。