[发明专利]一种原子陀螺导航系统及其导航解算方法

权利要求书

1.一种基于原子陀螺导航系统的导航解算方法，其特征在于，步骤为：

S1、构建地心惯性坐标系、地心固定地球坐标系、本地地理坐标系、运载体坐标系、平台坐标系、三轴加速度计组合件坐标系和导航解算坐标系；

S2、定义导航参数及相关物理量；其中，导航参数包括地理经度、地理纬度、地理高度、北速、东速、垂速和运载体姿态角；相关物理量包括平台姿态角和加速度计安装失准角；

S3、求解原子陀螺导航系统的位置和速度，并解算出运载体的地理经度、地理纬度、地理高度、北速、东速和垂速；

其中，原子陀螺导航系统的v^e和r^e在e系中的统一解算方程为：

式中，r^e为在e系中由地心指向运载体的位置矢量；v^e为在e系中对地速度矢量；f^e为在e系中比力矢量；为在e系中地球自转角速度矢量；g^e为在e系中重力加速度矢量；为r^e对时间t的一阶导数；为v^e对时间t的一阶导数；

S4、根据步骤S3得到的导航参数解算出运载体姿态角；步骤S4的具体步骤为：

根据步骤S2定义的运载体姿态角，得到b系到n系的坐标转换阵

式中，ψ为航向角、φ为横摇角，θ为纵摇角；

另外，根据坐标转换关系，又有：式中，为b系到p系的转换矩阵，由框架角定义计算得到：

式中，q为外环轴转角、h_m为中环轴转角、β为内环轴转角，S_t为台体轴转角；

为p系到e系的转换矩阵，由下式得到：

为e系到n系的转换矩阵，由下式得到：

式中，L为地理纬度，为相对经度；

通过上面各式，得到中9个元素的值，若记的9个元素分别为：第1行第1列元素为C₁₁；第1行第2列元素为C₁₂；第1行第3列元素为C₁₃；第2行第1列元素为C₂₁；第2行第2列元素为C₂₂；第2行第3列元素为C₂₃；第3行第1列元素为C₃₁；第3行第2列元素为C₃₂；第3行第3列元素为C₃₃；9个元素组成的为：

进而，根据得到运载体姿态角的计算式为：

至此，通过上面各式即可实现实时解算出运载体的姿态角。