[发明专利]一种惯导系统姿态解算方法有效

专利信息
申请号: 202011021793.7 申请日: 2020-09-25
公开(公告)号: CN112325881B 公开(公告)日: 2022-04-12
发明(设计)人: 杨松普;王琳 申请(专利权)人: 中国船舶重工集团公司第七0七研究所
主分类号: G01C21/18 分类号: G01C21/18;G01C21/16;G01C25/00
代理公司: 天津盛理知识产权代理有限公司 12209 代理人: 刘英梅
地址: 300131 天*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 系统 姿态 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Ts,零均值加速度区间长度为M=nTs(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Ge=[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,nTs]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,nTs]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,nTs]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=nTs时刻,载体姿态四元数:

至此,得到了t=nTs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=Ts时刻载体坐标系为地球固联坐标系,Ts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)Ts时刻载体姿态四元数至此,得到了t=(n+1)Ts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。

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