[发明专利]一种基于发射坐标系的水下航行体导航方法在审
申请号: | 202111300102.1 | 申请日: | 2021-11-04 |
公开(公告)号: | CN114234974A | 公开(公告)日: | 2022-03-25 |
发明(设计)人: | 潘爽;孙东平;黄波;杨明;马琪 | 申请(专利权)人: | 中国人民解放军海军潜艇学院 |
主分类号: | G01C21/20 | 分类号: | G01C21/20 |
代理公司: | 重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙) 50237 | 代理人: | 王翔 |
地址: | 266099 *** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 发射 坐标系 水下 航行 导航 方法 | ||
本发明公开一种基于发射坐标系的水下航行体导航方法,步骤包括:1)对系泊状态下的水下航行体进行初始对准,得到航行体姿态角初始值;2)初始对准后,置横滚角初始值为0°。3)发射水下航行体,并解算水下航行体在航行过程中的姿态角。本发明可以在水下航行体系泊状态下朝天轴周期性旋转以及发射后3个姿态角角度变化都可能超过90°的情况下,解决航行体在发射坐标系下的导航解算问题。
技术领域
本发明涉惯性导航领域,具体是一种基于发射坐标系的水下航行体导航方法。
背景技术
在某些特定的水下航行体运动轨迹测试应用中,水下航行体初始位置无法确定,需要测试出航行体相对于发射起始点的运动轨迹和相对位置信息。实际测试中,航行体在发射起始点处于系泊状态, X、Y、Z三个姿态轴(X、Y、Z三个姿态轴符合右手定则)定义如图1所示。在初始对准过程中,航行体处于系泊状态,X轴会发生周期性的旋转。在发射后的航行过程中,X轴会由朝天方向逐渐变成朝水平方向(角度变化超过90°),Y轴或者Z轴中的某一个轴向会逐渐变成朝天或者朝地的方向(角度变化超过90°)。上述情况会导致在初始对准时无法获取准确的X轴方向初始角度信息,同时水下航行体在发射后的运动轨迹会使得姿态角发生大范围变化,而在惯性导航领域,姿态角的定义一般遵循如下的定义域:航向角俯仰角θ=[-90°,90°],横滚角γ=(-180°,180°]。综上所述,要想获得航行体相对于发射起始点的运动轨迹和相对位置信息,必须解决该情况下的初始对准问题才能得到3个姿态角初始值。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于发射坐标系的水下航行体导航方法,包括以下步骤:
1)对系泊状态下的水下航行体进行初始对准,得到航行体姿态角初始值。
姿态角包括航向角、横滚角和俯仰角。
在系泊状态下,航行体初始对准中的一个水平姿态角为航向角初始值,另一个水平姿态角作为俯仰角初始值,天向轴方向姿态角作为横滚角初始值。
获取航行体姿态角初始值的方法包括捷联惯导自主对准方法。
2)初始对准后,置横滚角初始值为0°。
3)发射水下航行体,并解算水下航行体在航行过程中的姿态角。
解算水下航行体在航行过程中的姿态角的步骤包括:
3.1)建立坐标系,包括水下航行体本体坐标系oXbYbZb和导航系 oXnYnZn。
水下航行体本体坐标系oXbYbZb的Xb轴与航行体纵轴重合,且Xb轴正方向指向头部。
水下航行体本体坐标系oXbYbZb的Yb轴在航行体纵向对称面内,与Xb轴垂直,正方向指向上。
水下航行体本体坐标系oXbYbZb的Zb轴与Xb轴、Yb轴成右手坐标系。
导航系oXnYnZn为发射坐标系,取水下航行体所在地域的水平坐标系,以发射点为原点。
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