[發(fā)明專利]硅微航姿系統(tǒng)慣性/地磁組合方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064714.3
• 申請日: 2008-06-13
• 公開（公告）號: CN101290229A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 黃衛(wèi)權(quán);趙琳;閆保中;許兆新;郝勇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/18;G01C21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種測量方法，特別是涉及一種捷聯(lián)航姿系統(tǒng)的組合導航方法，尤其涉及一種硅微航姿系統(tǒng)慣性/地磁組合導航方法。

背景技術(shù)

硅微航姿系統(tǒng)包括由三個硅微陀螺儀、三個硅微加速度計和三軸磁強計組成的微慣性測量單元(MIMU)和導航計算機，是一種捷聯(lián)式慣性組合導航系統(tǒng)，硅微陀螺儀和加速度計直接固連在運載體上，測量出載體的旋轉(zhuǎn)運動角速率和線運動加速度信息(包括重力加速度)，然后送至導航計算機中進行實時的姿態(tài)矩陣解算，并從捷聯(lián)姿態(tài)矩陣的有關(guān)元素中計算出載體的姿態(tài)角。硅微加速度計及硅微陀螺是基于MEMS技術(shù)的一種新型慣性傳感器，目前其精度相對常規(guī)慣性器件要低很多，陀螺的漂移和噪聲水平要高于地球的自轉(zhuǎn)速率，因此目前航姿系統(tǒng)大多采用微慣性器件與磁強計組合使用的方案。

硅微航姿系統(tǒng)用加速度計和磁強計測量的重力向量和地磁向量為參考信息通過Kalman組合濾波來補償陀螺的漂移、修正陀螺測量的載體運動角速度積分后的角度漂移，確定的載體姿態(tài)信息既有長期的穩(wěn)定精度又具有載體動態(tài)運動的快速實時性，明顯的提高了航姿系統(tǒng)的精度、增強了系統(tǒng)的魯棒性。因此如何構(gòu)建一種更加充分利用加速度計、磁強計和陀螺測量信息的Kalman組合濾波方法對于實現(xiàn)硅微航姿系統(tǒng)具有重要的意義。

在已報道和所能查閱到的國內(nèi)外相關(guān)文獻中，給出文獻綜合分析結(jié)果：

由于國外的硅微慣性技術(shù)發(fā)展得較為成熟，目前研究內(nèi)容均集中在硅微慣性組合系統(tǒng)在各行業(yè)的應用研究，而國外公司的產(chǎn)品技術(shù)出于商業(yè)保密原因，并未見諸詳細報道；而國內(nèi)的相關(guān)研究則大多局限在系統(tǒng)的各項具體技術(shù)的理論研究上，如慣性器件的測試、誤差建模與補償、矩陣更新算法等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效抑制載體機動影響和地磁干擾的硅微航姿系統(tǒng)慣性/地磁組合方法。

為了達到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明包括下列步驟：

(1)利用微慣性測量組件MIMU中的硅微傳感器感應載體運動：硅微陀螺敏感載體運動沿其軸向的角速度信號，硅微加速度計敏感載體運動沿其軸向的加速度及重力加速度信號；利用MIMU中的磁強計敏感地磁向量，并將信號送至導航計算機。

(2)利用加速度計和磁強計對重力向量和地磁向量的觀測來確定載體的初始姿態(tài)重力向量a和地磁向量m在地理坐標系n系的投影an=00g]]>和mn=m0xnm0ynm0zn]]>為已知常量，mⁿ為地磁場在當?shù)豱系的投影向量，可根據(jù)經(jīng)緯度和海拔高度由國際參考地磁場查得。在載體坐標系b系中的投影a^b和m^b，可由加速度計和磁強計測得。

載體坐標系可通過導航坐標系(地理坐標系n系)按航向角(ψ)、俯仰角(φ)、橫滾角(θ)三次轉(zhuǎn)動確定，如附圖2所示。

構(gòu)造三個正交向量：

q＝a

r＝a×m

s＝r×a