[发明专利]一种自动电子罗盘校准辅助式的航姿参考系统及方法

摘要

本发明涉及一种自动电子罗盘校准辅助式的航姿参考系统及方法，包括航姿参考系统AHRS和承担在线磁场纠正功能的罗盘纠正系统MCS；其中AHRS作为主机包括主控制器，惯性传感器组，传感器校准算法、在线磁场纠正算法、姿态补偿算法和级联滤波器；惯性传感器组包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘，提供惯性姿态数据；MCS作为从机，包括协处理器，两轴转台，转台控制系统，磁场建模模块；本发明在无需提前手动校正的情况下，提高了便携式航姿参考系统的姿态解算精度和适用性，克服了现有技术对磁场干扰的适应性不强，姿态解算的鲁棒性不高等不足，对惯性导航、航姿测算等领域的工程实践具有一定的参考指导意义。

主权项

一种自动电子罗盘校准辅助式的航姿参考系统，其特征在于：包括含多种算法的航姿参考系统AHRS和承担在线磁场纠正功能的罗盘纠正系统MCS；其中AHRS作为主机包括：主控制器，惯性传感器组，运行在主控制器中的传感器校准算法、在线磁场纠正算法、姿态补偿算法和级联滤波器；惯性传感器组包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘，提供惯性姿态数据；MCS作为从机，包括：协处理器，两轴转台，转台控制系统，运行在协处理器的磁场建模模块；主机AHRS开始工作时，惯性传感器组中的陀螺仪首先通过三轴陀螺仪校准算法进行校准，对采集的数据进行初步处理得到水平倾角初值；从机MCS通过转台控制系统控制两轴转台旋转，三轴电子罗盘实时通动态采集周围三轴磁场强度数据，在一定时间内得到三轴磁场强度若干样本点并截留三轴磁场强度的极大值和极小值，通过磁场建模模块处理，得到磁场强度球面以及磁场干扰矢量，再通过无线数传将磁场干扰矢量发送至主机AHRS；主机AHRS则根据此磁场干扰矢量，通过在线磁场纠正算法动态地修正三轴磁场数据；三轴加速度计测得载体三轴方向的加速度，姿态补偿算法通过欧拉角关系算得水平两轴倾角初值，再融合三轴陀螺仪测量得到的水平两轴角速度值，并通过级联滤波器得到水平倾角准确值；三轴电子罗盘测得载体三轴方向的磁场强度，根据水平磁场分量指北的特性，以及引入准确水平倾角构成的补偿算法，并结合三轴陀螺仪测量得到的航向角速度值，再通过级联滤波器算得准确航向角；最终输出的航姿参考角度值则由水平倾角准确值和准确航向角度组成。