[发明专利]一种基于凝固载体坐标系的惯导初始姿态解算方法

权利要求书

1.一种基于凝固载体坐标系的惯导初始姿态解算方法，其特征在于：在未知纬度情况下，通过将加表测量重力矢量投影在凝固载体坐标系内，并进行空间矢量的运算来构建对应时刻的地理坐标系，从而达到对准目的；在进行重力矢量数据处理时，使用空间圆拟合的方法来对投影后的重力矢量进行处理，从而减小加表测量误差产生的误差影响，由于没有使用[0 0 -g]^T的重力表述，规避了地理坐标系下的重力矢量的表述，从而减小重力异常对初始对准的影响，具体包括如下步骤：

步骤1：以地理系“东—北—天”为导航坐标系n，载体坐标系定义为b系，将初始时刻的载体系进行凝固，称之为b₀系；根据陀螺输出进行姿态更新，将对准时间内的加速度计测量矢量投影至b₀系，同时得到矩阵

步骤2：在b₀系内对加速度测量矢量进行空间圆拟合，完成数据处理，进行空间圆拟合主要实现减小加速度计测量随机漂移、常值漂移的误差影响并得到拟合圆圆心；

步骤3：根据重力矢量的旋转锥面特性，拟合圆的圆心矢量即为地轴在b₀系的投影，重力矢量与地轴与该时刻的地理北向构成一直角三角形，利用该三角形关系可以得到该时刻的地理北向重力矢量反向即为天向轴地理东向即为对应的即为矩阵

步骤4：通过矩阵传递关系完成初始对准。

2.根据权利要求1所述的一种基于凝固载体坐标系的惯导初始姿态解算方法，其特征在于：步骤2中所述的采用空间圆拟合的方法对加速度计测量投影数据进行处理，具体步骤如下：

步骤2.1：设所有投影重力矢量均满足最佳拟合共面方程，满足误差观测量D：

根据最小二乘理论,平面法向量为

[a,b,c]^T＝(A^TA)^-1A^TI

(2)

其中

步骤2.2：推导空间圆与半径，根据圆心(x₀,y₀,z₀)与任意弦中点连线垂直于弦的特点得到：

又圆心位于2.1所求平面内，由此构建观测误差方程组

其中在[l₁ l₂ … l_n-1]^T中，

又X满足2.1所求平面方程[a b c]·X-1＝0，令V＝[v₁ v₂ … v_n]^T，

L＝[1 l₁ l₂ … l_n-1]^T

有：

V＝F·X-L (6)

此式即间接平差模型，令权值矩阵为1，即权值矩阵P为单位阵，可得X的最小二乘解为

X＝(F^TPF)^-1F^TPl (7)

拟合圆半径在得到圆心与半径后，可得到空间圆方程为