[发明专利]一种基于流水式旋转矢量的圆锥误差补偿方法及系统

说明书

本发明提供一种基于流水式旋转矢量的圆锥误差补偿方法及系统，方法包括：基于激光惯导姿态转移矩阵，分析激光惯导的圆锥误差产生机理；在圆锥运动条件下，建立圆锥误差数学模型，推导补偿圆锥误差的流水式旋转矢量结构；确定流水式旋转矢量结构中的不同子样数的圆锥误差补偿项系数；基于当前采样周期的角增量和历史采样周期的角增量，利用流水式旋转矢量结构实现圆锥误差的在线补偿。本发明提供一种基于激光陀螺角增量输出的流水式旋转矢量算法，保证激光惯导系统圆锥误差补偿精度的同时提高系统姿态更新频率，降低算法引入的圆锥误差，最终实现提高系统姿态解算频率和精度的目的。

技术领域

本发明涉及激光惯导领域，更具体地，涉及一种基于流水式旋转矢量的圆锥误差补偿方法及系统。

背景技术

现代战争对作战舰艇武器火控、雷达探测等系统的作战能力提出了更高的要求，舰艇激光惯导作为上述系统的航姿基准，应具备更高的姿态精度。现有激光惯导姿态算法中限制系统姿态精度的主要是姿态不可交换误差（即圆锥误差）补偿算法。

基于陀螺输出的角增量信息，采用多子样旋转矢量算法实现圆锥误差补偿，是当前激光惯导系统实现高精度姿态更新的主流技术。经典多子样旋转矢量算法，如图1所示，通过增加角增量的子样数来提高圆锥误差补偿精度，但是仍然存在由于子样数增加导致系统姿态更新频率降低，而姿态更新频率的降低又增加了算法所引入的圆锥误差的问题，最终无法实现提高系统姿态解算精度的目的，限制了其在工程实际应用中的发展潜力。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于流水式旋转矢量的圆锥误差补偿方法及系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于流水式旋转矢量的圆锥误差补偿方法，包括：

基于激光惯导姿态转移矩阵，分析激光惯导的圆锥误差产生机理；

基于圆锥误差产生机理，在圆锥运动条件下，建立圆锥误差数学模型，推导补偿圆锥误差的流水式旋转矢量结构；

确定所述流水式旋转矢量结构中的不同子样数的圆锥误差补偿项系数，其中，子样为激光陀螺角增量；

基于当前采样周期的角增量和历史采样周期的角增量，利用所述流水式旋转矢量结构实现圆锥误差的在线补偿。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述基于激光惯导姿态转移矩阵，分析激光惯导的圆锥误差产生机理，包括：

根据激光惯导姿态转移矩阵确定第一坐标系旋转次序；

当第一坐标系旋转次序与载体真实的第二坐标系旋转次序不同，且载体的姿态角不为小角时，激光惯导系统产生圆锥误差；

确定圆锥误差补偿方式。

可选的，所述圆锥误差补偿方式为提高激光惯导系统姿态更新频率，所述基于圆锥误差产生机理，在圆锥运动条件下，建立圆锥误差数学模型，包括：

载体在y轴和z轴同时存在以ω为角频率、以α为幅值的同频率不同相位的角振动，则载体角速度为：

其中，n为地理坐标系，b为载体坐标系，t为时间，为载体角速度；

基于计算激光惯导系统在一个姿态更新周期h内的等效旋转矢量：

在激光惯导系统的圆锥误差补偿周期内利用陀螺输出计算载体运动角增量：

在进行激光惯导系统的姿态更新时，对陀螺输出进行圆锥误差补偿，圆锥误差补偿后的旋转矢量表示为：