[发明专利]一种惯导系统姿态解算方法

权利要求书

1.一种惯导系统姿态解算方法，其特征在于：包括如下设定参数：

定义系统解算周期为T_s，零均值加速度区间长度为M＝nT_s(n0，正整数)；载体坐标系为b系，当地地理坐标系为e系，地球固联坐标系为k₁系；t时刻，b系下加速度计输出为b系下陀螺仪输出为e系下重力矢量为G^e＝[0 0 -g]^T，姿态四元数Q(t)＝[q₀ q₁ q₂ q₃]^T；解算步骤如下：

步骤1、选定地球固联坐标系：

定义t＝0时刻载体坐标系为地球固联坐标系，0时刻b系和k₁系之间的方向余弦矩阵和姿态四元数分别见表述式(1)和(2)

步骤2、保存t∈(0,nT_s]区间陀螺仪数据和加速度计数据，存储序列分别为：

步骤3、计算t∈(0,nT_s]区间加速度计在k₁系输出：

由保存的陀螺仪数据进行陀螺姿态更新，更新方程见表述式(5)和(6)：

姿态四元数可以得到b系与k₁系的方向余弦矩阵，并保存

加速度计输出在k₁系的表达式为：

步骤4、计算k₁系与e系转换关系

在t∈(0,nT_s]区间内，加速度计输出在k₁系的均值为：

根据零均值加速度假设可知：

求解上式得到横滚角R和俯仰角P：

相应的e系与k₁系的姿态四元数为：

步骤5、计算b系与e系转换关系：

根据步骤3中保存的和步骤4中得到t＝nT_s时刻，载体姿态四元数：

至此，得到了t＝nT_s时刻载体姿态信息；

步骤6、重新选定地球固联坐标系：

定义t＝T_s时刻载体坐标系为地球固联坐标系，T_s时刻的b系和k₁系之间的方向余弦矩阵和姿态四元数分别见表述式(14)和(15)

步骤7、更新陀螺数据存储序列：

步骤8、重复步骤3～5，得到t＝(n+1)T_s时刻载体姿态四元数至此，得到了t＝(n+1)T_s时刻载体姿态信息；

步骤9、重复步骤7和8，即可计算得到后续每个解算周期的载体姿态信息。