[发明专利]一种多加速度计惯导系统的组合导航方法

说明书

本发明公开了一种多加速度计惯导系统的组合导航方法，属于惯性导航领域。所述的多加速度计惯导系统包括一体化三轴陀螺、三轴中心加速度计、三轴辅助加速度计和数据采集处理板；所述的一体化三轴陀螺位于载体中心位置，所述的三轴中心加速度计、三轴辅助加速度计分别安装在一体化三轴陀螺的三个坐标轴正、负方向上，通过数据采集处理板采集三轴陀螺与加速度计的输出信号。通过本发明能够实现对惯导系统运动状态的判断，根据运动状态判断是否进行多加速度计动态补偿；通过额外添加的三加速度计，将利用加速度计杆臂效应解算出的载体角速度与陀螺输出的载体角速度相融合，实现了高动态运动状态下的惯导系统导航精度的提升。

技术领域

本发明属于惯性导航领域，具体涉及一种多加速度计惯导系统的组合导航方法。

技术背景

惯导系统中一般使用三个相互垂直的加速度计和与之分别对齐的三个相互垂直的陀螺仪，通过测量载体相对惯性空间的线运动参数，并根据初始信息条件下解算出载体姿态、速度和位置等信息，其工作不依赖于任何外界信息，在自动驾驶、武器制导、航空航天等领域都有着重要作用。传统的惯导系统使用三个陀螺仪和三个加速度计，载体的三轴角运动信息由陀螺仪提供，而陀螺仪在高动态场景下角速度测量精度下降，且高精度陀螺仪由于结构和电路复杂，造价昂贵。相比之下高精度加速度计的制造难度与成本要低很多，具备更高的动态范围，因此通过使用多加速度计提供角速率信息是降低惯导系统成本的可行方案。而目前研究主要集中在无陀螺惯导系统，其中角速率信息完全由加速度计提供，但是鲁棒性及精度不高，难以得到大规模应用。

因此本发明提供了一种多加速度计惯导系统的组合导航方法，在载体高动态的运动情况下利用卡尔曼滤波，将利用加速度计杆臂效应解算出的载体角速度与陀螺输出的载体角速度相融合，改善了大动态场景下惯导系统的导航精度，其成本远低于使用更高精度的陀螺仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种多加速度计惯导系统的组合导航方法，改善了大动态场景下惯导系统的导航精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多加速度计惯导系统的组合导航方法，所述的多加速度计惯导系统包括一体化三轴陀螺、三轴中心加速度计、三轴辅助加速度计和数据采集处理板；所述的一体化三轴陀螺位于载体中心位置，所述的三轴中心加速度计分别安装在一体化三轴陀螺的三个坐标轴正方向上，所述的三轴辅助加速度计分别安装在一体化三轴陀螺的三个坐标轴负方向上，所述的一体化三轴陀螺、三轴中心加速度计、三轴辅助加速度计的信号输出端连接数据采集处理板；

所述的组合导航方法包括：

1)通过数据采集处理板同步采集多加速度计惯导系统中的三轴中心加速度计、三轴辅助加速度计输出的比力值，以及一体化三轴陀螺输出的载体三轴角速度值；

2)根据一体化三轴陀螺输出的载体三轴角速度值判断多加速度计惯导系统的运动状态，若三轴角速度值大于阈值，则判断为处于高运动状态，进入步骤3)，利用多加速度计对三轴角速度值进行动态补偿；否则，判断为处于低运动状态，将一体化三轴陀螺输出的载体三轴角速度值作为最终角速度值，进入步骤4)；

3)将利用加速度计杆臂效应解算出的载体三轴角速度值与一体化三轴陀螺输出的载体三轴角速度值相融合，得到姿态角修正值作为最终动态补偿后的角速度值，进入步骤4)；

4)利用三轴中心加速度计、三轴辅助加速度计输出的比力值，计算载体中心的三轴比力，与低运动状态下一体化三轴陀螺输出的载体三轴角速度值或高运动状态下步骤3)得到的姿态角修正值进行组合导航更新。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：实现了对惯导系统运动状态的判断，根据运动状态判断是否进行多加速度计动态补偿；通过额外添加的三加速度计，将利用加速度计杆臂效应解算出的载体角速度与陀螺输出的载体角速度相融合，实现了高动态运动状态下的惯导系统导航精度的提升。

附图说明