[发明专利]一种基于四环惯导平台的载体姿态角速度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于四环惯导平台的载体姿态角速度测量方法，该方法无需配备速率陀螺或速率组合装置时也可获取高精度载体角速度。该方法的主要实现步骤是：1、创建角偏差补偿的双自适应跟踪微分运算模块；2、创建角速度转换矩阵实时计算模型；3、采集四环惯导平台中角传感器角度信息，获取四环惯导平台的四个框架角；4、将四个框架角输入至角偏差补偿的双自适应跟踪微分运算模块中进行处理，得到四个框架角速度，并组成框架角速度列向量；5、将实时获取的四个框架角代入至角速度转换矩阵计算模型中，得到实时的角速度转换矩阵；6、将实时的角速度转换矩阵乘以框架角速度列向量，从而得到载体角速度列向量。

技术领域

本发明涉及一种基于四环惯导平台的载体姿态角速度测量方法。

背景技术

随着科技的不断进步，对惯性导航系统提出了更高的要求。四环惯导平台是高精度全姿态平台式惯导系统，但四环惯导平台输出的是相对于惯性空间的相对角度信息，无法输出用于载体姿态控制的载体姿态角速度信息。

目前，空间稳定型惯导平台(四环惯导平台如图1所示，包括台体、内框、外框和随动框)工作时，平台台体相对于惯性空间稳定，四环惯导平台只能获取四个框架的角信息(即四个框架旋转轴的相对转角)，没有直接输出角速度的部件，无法直接输出载体角速度信息，需要载体角速度信息时必须需配备速率陀螺或速率组合装置，这样一来，就增加了四环惯导平台的体积重量，同时增加了整个系统的成本。

发明内容

为了解决四环惯导平台配备速率陀螺或速率组合装置获取载体角速度的方式带来的系统体积重量大，且成本较高的问题，本发明提供了一种基于四环惯导平台的载体姿态角速度测量方法，能够在四环惯导平台无需配备速率陀螺或速率组合装置时也可获取高精度载体角速度。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种基于四环惯导平台的载体姿态角速度测量方法，包括以下步骤：

步骤1：在惯导平台计算机里创建角偏差补偿的双自适应跟踪微分运算模块；

所述角偏差补偿的双自适应跟踪微分运算模块的输入为四环惯导平台的四个框架角，分别为台体框架角、内框框架角、外框框架角和随动框框架角；其输出为四个框架角速度；

该模块具体包括第一自适应跟踪微分器、第一比较器、第二自适应跟踪微分器以及第二比较器；

步骤2：在惯导平台计算机里创建角速度转换矩阵实时计算模型；

所述角速度转换矩阵实时计算模型为：

式中：β_yk、β_xk、β_zk、β_sk分别为台体框架角、内框框架角、外框框架角和随动框框架角；C_k为角速度转换矩阵；

步骤3：通过惯导平台计算机实时采集平台框架角传感器角度信息，分别获取实时的台体框架角、内框框架角、外框框架角和随动框框架角；

步骤4：将四个框架角输入至角偏差补偿的双自适应跟踪微分运算模块中进行处理，分别得到台体框架角速度、内框框架角速度、外框框架角速度和随动框框架角速度；

具体为：任一框架角β(t)进入第一自适应跟踪微分器，得到第一自适应跟踪微分器的跟踪信号β′(t)和微分信号任一框架角β(t)与第一自适应跟踪微分器的跟踪信号β′(t)进入第一比较器，相减得到差值e(t)，差值e(t)进入第二自适应跟踪微分器，得到第二自适应跟踪微分器的微分信号第一自适应跟踪微分器的微分信号和第二自适应跟踪微分器的微分信号进入第二比较器，相加得到任一框架角速度

步骤5：将步骤4得到的台体框架角速度内框框架角速度外框框架角速度和随动框框架角速度组成框架角速度列向量ω_k，具体表达式为：