[发明专利]基于火箭橇轨道坐标系的惯性测量系统一维定位方法

摘要

本发明公开了基于火箭橇轨道坐标系的惯性测量系统一维定位方法，在火箭橇试验中的每一时刻，通过姿态角更新确定姿态变换矩阵，获得运动方向加速度误差后，通过公式计算得到姿态角、速度、位置误差值，并进行速度和位置的导航解算。在定位结束后，从导航结果中扣除误差，得到真值。通过本发明进行导航解算可以直接获得在实际运行方向上的导航距离值，并通过误差补偿，减少了轨道坐标系Y、Z轴速度和位置导航误差，进而提高了导航精度。

主权项

基于火箭橇轨道坐标系的惯性测量系统一维定位方法，其特征在于步骤如下：(1)将惯性测量系统搭载在火箭橇上进行火箭橇试验，并在火箭橇运动的每一时刻采集并记录惯性测量系统在捷联本体坐标系三个轴上的加速度和角速度；其中捷联本体坐标系原点为惯性测量系统的中心，x、y、z轴按照惯性测量系统规定方向定义；(2)在火箭橇试验完成后，根据t₀时刻惯性测量系统在捷联本体坐标系三个轴上的加速度和角速度以及惯性测量系统的对准类型，计算t₀时刻惯性测量系统在OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴上的姿态角，并根据得到的姿态角计算t₀时刻火箭橇轨道坐标系到捷联本体坐标系的姿态变换矩阵；其中火箭橇轨道坐标系OX_lY_lZ_l以火箭橇轨道起始点为原点，OX_l轴指向火箭橇橇体运动方向，OZ_l轴朝上垂直于轨道，OY_l轴在水平面内垂直于轨道，且OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴满足右手坐标系；(3)n的初始值取0，执行步骤(4)至步骤(8)；(4)根据地球转速，结合t_n时刻惯性测量系统在捷联本体坐标系三个轴上的角速度以及惯性测量系统在OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴上的姿态角，计算t_n+1时刻惯性测量系统在火箭橇轨道坐标系OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴方向上的姿态角；(5)利用步骤(4)中得到的t_n+1时刻惯性测量系统在火箭橇轨道坐标系OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴方向上的姿态角计算t_n+1时刻火箭橇轨道坐标系到捷联本体坐标系的姿态变换矩阵；(6)根据t_n+1时刻惯性测量系统在捷联本体坐标系三个轴上的加速度和角速度，以及t_n时刻惯性测量系统在OY_l轴和OZ_l轴的速度以及位置信息，计算t_n+1时刻的以下参数：(a)惯性测量系统在OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴上的姿态角误差值；(b)惯性测量系统在OY_l轴和OZ_l轴上的速度误差值；(c)惯性测量系统在OY_l轴和OZ_l轴上的位置误差值；(d)惯性测量系统在OX_l轴方向上的一维加速度误差值；(7)利用重力加速度在火箭橇轨道坐标系下的分量，以及t_n+1时刻火箭橇轨道坐标系到捷联本体坐标系的姿态变换矩阵、惯性测量系统在捷联本体坐标系三个轴上的加速度、惯性测量系统在OX_l轴方向上的一维加速度误差值，进行导航解算得到t_n+1时刻惯性测量系统在OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴上的速度和位置信息；(8)判断是否完成所有时刻的导航解算，如果是，执行步骤(9)，否则，n的值加1，执行步骤(4)至步骤(8)；(9)在导航解算结束后，在每一时刻惯性测量系统在OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴上的姿态角、速度、位置导航值中扣除对应的误差值，得到每一时刻惯性测量系统在OX_l轴、OY_l轴和OZ_l轴上的姿态角、速度和位置的真值。