[发明专利]适合于光纤陀螺的载体姿态测量方法

摘要

本发明提供的是一种适合于光纤陀螺的载体姿态测量方法。包括：通过外部设备确定载体的初始位置参数与初始速度值；光纤陀螺捷联惯性导航系统进行初始对准，确定载体相对导航坐标系的初始姿态，得到姿态四元数的初始值；确定姿态更新周期H＝t_m－t_m－1；采集光纤陀螺输出的载体相对于惯性坐标系的角速度计算旋转矢量的增量Δφ；通过旋转矢量与四元数的关系，得到姿态更新周期H内姿态更新四元数q(H)；由姿态四元数更新方程更新姿态四元数；计算载体坐标系b系相对于导航坐标系n系的捷联矩阵T；求载体相对导航坐标系的姿态角等步骤。本发明解决了在载体高动态环境或是高频率振动环境中，圆锥效应对于载体姿态测量精度产生影响的问题。

主权项

1.一种适合于光纤陀螺的载体姿态测量方法，其特征是：步骤1、通过外部设备确定载体的初始位置参数与初始速度值；步骤2、光纤陀螺捷联惯性导航系统进行初始对准，确定载体相对导航坐标系的初始姿态，得到姿态四元数的初始值；步骤3、确定姿态更新周期H＝t_m-t_m-1，所述姿态更新周期H等于N倍的光纤陀螺采样周期h＝t_l-t_l-1，所述N为大于零的整数；步骤4、采集光纤陀螺输出的载体相对于惯性坐标系的角速度计算旋转矢量的增量Δφ；步骤5、通过旋转矢量与四元数的关系，得到姿态更新周期H内姿态更新四元数q(H)，其中为旋转矢量增量的模，步骤6、由姿态四元数更新方程更新姿态四元数Q(t_m)＝Q(t_m-1)q(H)其中姿态更新四元数q(H)由步骤5得到，Q(t_m)、Q(t_m-1)分别表示载体在t_m、t_m-1时刻的姿态四元数；步骤7、利用步骤6获得的t_m时刻姿态四元数Q(t_m)＝[q₀q₁q₂q₃]^T计算载体坐标系b系相对于导航坐标系n系的捷联矩阵T，T=T11T12T13T21T22T23T31T32T33=q02+q12-q22-q322(q1q2-q0q3)2(q1q3+q0q2)2(q1q2+q0q3)q02-q12+q22+q322(q2q3-q0q1)2(q1q3-q0q2)2(q2q3+q0q1)q02-q12-q22+q32]]>步骤8、利用步骤7获得的捷联矩阵T求得载体相对导航坐标系的姿态角，导航坐标系选取为游动方位坐标系，则载体的格网航向角ψ、纵摇角θ、横摇角γ都可由捷联矩阵T中的元素来表示，ψ0=arctan(-T12T22)]]>θ₀＝arcsinT₃₂γ0=arctan(-T31T33)]]>其中格网航向角ψ的定义域为(0°，360°)；纵摇角θ的定义域为(-90°，90°)；横摇角γ的定义域为(-90°，90°)，由姿态角的定义域得到它们的真值，格网航向角的真值为纵摇角的真值为θ＝θ₀横摇角的真值为