[发明专利]一种基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量装置，包括微测量单元和多面体台体结构，其特征在于：所述微测量单元包括三个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪；所述三个三轴加速度计分别呈20～70°空间夹角布置，并且相互之间的夹角角度相等；所述多面体台体结构至少有两个相邻侧面的夹角、以及该两个侧面与其中一个底面的夹角为20～70°，且相互之间的夹角角度相等；三个三轴加速度计分别安装在所述多面体台体结构的相邻两个侧面及其中一个底面上；三轴陀螺仪安装在顶面；三个三轴加速度计用于平衡重力加速度在各个加速度计上的投影；及时的捕捉到重力加速度所测定的水平面，帮助陀螺姿态进行误差补偿。

2.根据权利要求1所述的基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量装置，其特征在于：所述的微测量单元还包括三轴磁强计。

3.根据权利要求1所述的基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量装置，其特征在于：所述的微测量单元还包括电路板。

4.根据权利要求1所述的基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量装置，其特征在于：还包括处理器控制单元，所述的微测量单元与所述的处理器控制单元连接。

5.一种基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量方法，其特征在于，包括：

(1)利用如权利要求1所述的基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量装置，获得原始测量数据，并对原始数据进行校正；

(2)根据校正后的测量数据，采用两个分立的卡尔曼滤波器实时计算出状态量和

(3)对状态量和进行计算，获得姿态数据。

6.根据权利要求5所述的基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量方法，其特征在于，所述两个分立的卡尔曼滤波器模型为：

其中，

分别是三轴陀螺仪校准后的测量值；

分别是三轴陀螺仪测量噪声的方差，R_g,k为加速度计测量噪声方差矩阵，R_m,k为磁传感器测量噪声方差矩阵。

7.根据权利要求6所述的基于多面体式阵列结构的微惯性姿态测量方法，其特征在于，在卡尔曼滤波融合的过程，分别计算三个三轴加速度计合力与重力加速度值的差异：α₁＝|||f₁^b||₂-g|，取最大值max(α₁,α₂,α₃)；然后统计计算出静止时加速度计的噪声波动幅度H，以及静止时陀螺姿态姿态漂移的时间，将三者结合作为自适应调节滤波器K值的系数。