[发明专利]一种基于光纤捷联罗经技术的载体姿态确定方法

摘要

本发明提供的是一种基于光纤捷联罗经技术的载体姿态确定方法。载体处于机动环境下，加速度计输出中包含着大量的干扰加速度，通过利用数字低通滤波器滤除载体干扰加速度后，在惯性坐标系内就能观察到由于地球旋转引起的重力视加速度的缓慢漂移，通过分析重力加速度的运动便能确定地理北向信息，并进一步确定出系统的姿态捷联矩阵，计算出载体任意时刻的姿态信息。本发明有效地解决了传统姿态测量方法中输出的姿态信息包含舒勒震荡周期和傅科震荡周期对系统姿态精度的影响，该方法具有自主、精度高的特点，适合用于各种中高精度的捷联惯性导航系统。

主权项

1.一种基于光纤捷联罗经技术的载体姿态确定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)利用全球定位系统GPS确定载体的初始位置参数，将它们装订至导航计算机中；(2)光纤陀螺捷联惯性导航系统进行预热，然后采集光纤陀螺仪和石英加速度计输出的数据；(3)对采集到的光纤陀螺仪和石英加速度计的数据进行处理；(4)将三个加速度计测量的载体加速度转换到惯性系上得到加速度其中，表示载体坐标系向惯性坐标系的转换矩阵，根据陀螺仪的输出，利用四元数法对矩阵进行实时更新，为下一周期的运算提供参数；中包含两部分：重力加速度g和其他加速度(有害加速度和机动加速度)。有害加速度和机动加速度在惯性系内也将因变化十分剧烈，变化频段处于比较高的频率；重力加速度g在惯性系内作圆锥慢漂运动(如附图2)，变化十分缓慢，周期在20小时左右，变化频段处于比较低的频率。(5)设计低通滤波器实现对重力加速度的获取。设计低通滤波器，综合考虑低通特性、延时大小等因素，设定滤除加速度计信号滤波器的过渡带分别为[0.01Hz，0.02Hz]。利用重力加速度信息在基座惯性系呈现出慢圆锥变化这一特性，采取低通滤波技术对惯性系下的加速度信息进行处理，滤除载体由于摇摆及荡运动产生的干扰角速度和加速度，得到相对纯净的重力加速度gⁱ，其获取流程如附图3。(6)将获取的重力加速度信息gⁱ在惯性系内进行投影由投影进行计算得到α、β。由α、β确定的旋转矩阵分别为：由C1、C2可得到惯性系和地理系之间的变换矩阵由陀螺得到的角速度在惯性空间内对进行实时更新得到：其中，为的反对称矩阵。通过上述实时计算，地理系和载体系间的捷联矩阵又因为所以根据捷联矩阵可确定载体航向角俯仰角θ、倾斜角γ主值：航向角定义域为(0°，360°)，俯仰角θ定义域为(-90°，90°)，倾斜角γ定义域为(-180°，180°)，得到载体姿态真值：θ＝θ_主。