[发明专利]一种星敏感器模拟捷联惯导陀螺的方法

摘要

本发明提供一种基于星敏感器模拟捷联惯导陀螺的方法。本发明包括以下步骤：(1)采集星敏感器的输出；(2)求解地球坐标系相对于惯性坐标系之间的转换矩阵；(3)通过外测信息采集当地的经纬度，得到地球坐标系与地理坐标系的转换矩阵；(4)通过上述步骤给出的信息，解算得到模拟的姿态矩阵；(5)由姿态矩阵求解得到载体的三个姿态角，再经过求导获得得到三个姿态角速度；(6)利用步骤(5)中的信息，经过补偿运算模拟出陀螺输出的角速度。本发明提供的模拟捷联惯导陀螺的方法能够有效地降低误差，提高导航精度。

主权项

1.一种星敏感器模拟捷联惯导陀螺的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采集星敏感器的输出：星敏感器的坐标系相对于惯性坐标系(i系)之间的姿态矩阵获得惯性坐标系(i系)与载体坐标系(b系)之间的转换矩阵：Cib=CsbCis,]]>其中，为星敏感器坐标系(s系)与载体坐标系(b系)之间的转换矩阵，可以在安装时通过光学瞄准精确获得；(2)通过星敏感器自身携带的世界标准时间系统，可以得到地球坐标系(e系)与惯性坐标系(i系)之间的转换矩阵：Cie=cos(k+ωie·t)sin(k+ωie·t)0-sin(k+ωie·t)cos(k+ωie·t)0001,]]>其中，ω_ie为地球自转角速度，t是世界标准时间系统提供的具体时间，k是初始位置与春分点之间的夹角；(3)由外测信息采集当地的经纬度，由此信息可以得到地球坐标系与地理坐标系之间的转换矩阵：Cen=-sinλcosλ0-sinLcosλ-sinLsinλcosLcosLcosλcosLsinλsinL,]]>其中，L为载体的地理纬度，λ为载体的地理经度；(4)根据步骤(1)、(2)与(3)的信息可以得到载体坐标系与导航坐标系之间的转换矩阵：Cnb=CsbCis(CenCie)-1;]]>(5)令T=(Cnb)-1=T11T12T13T21T22T23T31T32T33,]]>则三个姿态角的主值为：纵摇角θ_主＝sin^-1(T₃₂)横摇角航向角则三个姿态角的真值为：θ＝θ_主将得到的信息对时间t求导，得到三个姿态角速度：ωθ=dθdt]]>ωγ=dγdt]]>ωψ=dψdt;]]>(6)基于星敏感器模拟陀螺输出的角速度为：ωibb=ωnbb+(Cbn)-1(ωien+ωenn),]]>其中：为地理坐标系(n系)与载体坐标系(b系)间的转动速度在载体坐标系上的投影；为惯性坐标系(i系)与地球坐标系(e系)间的转动速度在地理坐标系上的投影；为地球坐标系(e系)与地理坐标系(n系)间的转动速度在地理坐标系上的投影，ωnbb=-ωψsinγcosθ+ωθcosγωψsinθ+ωγωψcosγcosθ+ωθsinγ]]>ωien=0ωiecosLωiesinLT]]>ωenn=-VNRM+hVERN+hVEtanLRN+hT,]]>其中：L为载体的地理纬度，ω_ie为地球自转角速度，h为载体高度，R_M为子午面曲率半径，R_N为卯酉面曲率半径，V_E、V_N分别为载体东向与北向速度。