[发明专利]一种大航向快速粗对准方法

摘要

本发明涉及的是捷联惯导的一种粗对准方法，尤其是捷联惯导系统的一种适用于大航向的快速粗对准方法。本发明的步骤如下：测量0时刻的东向初始姿态角；测量0时刻的北向初始姿态角；构建载体坐标系到平台中间坐标系的转换矩阵在静基座条件下执行捷联惯导更新解算；获取导航坐标系中一系列时刻点的加速度fⁿ(1)，…，fⁿ(m)；确定60s结束时刻，静基座下粗对准的中间速度参量vⁿ；计算粗略航向的三角函数值；构建平台中间坐标系n′到导航坐标系n的转换矩阵确定大航向的初始姿态矩阵本发明的方法只需进行一组捷联解算即可完成大航向的粗对准步骤，在不增加硬件成本的情况下大幅度缩短了粗对准的时间，并为下一步的精对准提供了较高的精度。

主权项

1.一种大航向快速粗对准方法，其特征是，包括如下步骤：（1）测量东向加速度计在初始时刻，即0时刻的东向初始姿态角：θ(0)=-fEb(0)/9.78049,]]>其中是东向加速度计初始时刻的输出；（2）测量北向加速度计的初始时刻，即0时刻的北向初始姿态角：γ(0)=fNb(0)/9.78049,]]>其中是北向加速度计初始时刻的输出；（3）构建载体坐标系到平台中间坐标系的转换矩阵Cbn′=cosγ(0)sinγ(0)sinθ(0)-sinγ(0)cosθ(0)0cosθ(0)sinθ(0)sinγ(0)-cosγ(0)sinθ(0)cosγ(0)cosθ(0),]]>其中b为载体坐标系，n′为平台中间坐标系；（4）在静基座条件下执行捷联惯导更新解算：Tbn(k)=Tbn(k-1){[ωibb(k)-[Tnb(k-1)]ωien(k)]×},]]>其中执行时间为60s，捷联矩阵为…k是采样的次数，k=1，2，…，m；m是在60s内采样的总次数，即m＝60/Δt，Δt是采样间隔时间，作为该阶段的数学平台初始值为第k次捷联矩阵的更新，[·]×为[·]的反对称矩阵，为陀螺仪第k次的输出，为地球自转角速度第k时刻在导航坐标系上的投影，在静基座的情况下是一个常值，即式中是当地纬度值；n代表的是导航坐标系；（5）获取导航坐标系中一系列时刻点的加速度fⁿ(1)，…，fⁿ(m)：fn(k)=Tbn(k-1)fb(k)+gn(k),]]>式中f^b(k)是加速度计第k次的输出，fⁿ(k)是第k时刻在导航坐标系上的加速度，gⁿ(k)是地球表面重力加速度第k时刻在导航坐标系上的投影，在静基座的情况下gⁿ(k)是一个常值，即gⁿ(k)＝[0 0 9.78049]；（6）确定60s结束时刻，静基座下粗对准的中间速度参量vⁿ：vn=Σk=1m[fn(k)Δt],]]>式中vn=vEnvNnvUnT,]]>分别是在导航坐标系下东向、北向、天向的速度；（7）计算粗略航向的三角函数值为：cosH(0)=2vEn/[9.78049t2(ωibb(m))]+1]]>sinH(0)=-2vNn/[9.78049t2(ωibb(m))],]]>式中H(0)是未知的航向初始估计值，是在60s结束时刻陀螺仪的输出值；（8）构建平台中间坐标系n′到导航坐标系n的转换矩阵Cn′n=cosH(0)sinH(0)0-sinHcosH(0)0001,]]>（9）确定大航向的初始姿态矩阵即：Cbn=Cn′nCbn′=cosγ(0)cosH(0)-sinγ(0)sinθ(0)sinH(0)-cosθ(0)sinH(0)sinγ(0)cosH(0)+cosγ(0)sinθ(0)sinH(0)]]>cosγ(0)cosγ(0)+sinγ(0)sinθ(0)cosH(0)-sinγ(0)cosθ(0)cosθ(0)cosH(0)sinθ(0)sinγ(0)cosγ(0)-cosγ(0)sinθ(0)cosH(0)cosγ(0)cosθ(0).]]>