[發明專利]基于單軸四位置轉停方案的捷聯系統誤差抑制方法

有效

• 申請號: 200910073241.8
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101718560A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 孫楓;孫偉;薛媛媛;袁俊佳;王根;王武劍;李國強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于單軸四位置轉停方案的捷聯系統的誤差抑制方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)利用全球定位系統GPS確定載體的初始位置參數，將它們裝訂至導航計算機中；

(2)捷聯系統進行預熱后采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的數據；

(3)IMU采用8個轉停次序為一個旋轉周期的轉位方案，方案為：

次序1，IMU從A點出發順時針轉動180°到達位置C，停止時間T_t；次序2，IMU從C點出發順時針轉動90°到達位置D，停止時間T_t；次序3，IMU從D點出發逆時針轉動180°到達位置B，停止時間T_t；次序4，IMU從B點出發逆時針轉動90°到達位置A，停止時間T_t；次序5，IMU從A點出發逆時針轉動180°到達位置C，停止時間T_t；次序6，IMU從C點出發逆時針轉動90°到達位置B，停止時間T_t；次序7，IMU從B點出發順時針轉動180°到達位置D，停止時間T_t；次序8，IMU從D點出發順時針轉動90°到達位置A，停止時間T_t；IMU按照此轉動順序循環進行；水平東向軸上的IMU停頓點p3、p8與p4、p7對稱于轉軸中心；北向軸上的停頓點p1、p5與p2、p6對稱于轉軸中心；四位置轉停方案仍然是轉動角度為180°或90°間隔進行；

(4)將IMU旋轉后光纖陀螺儀生成的數據轉換到導航坐標系下，得到慣性器件常值偏差的調制形式，包括：

IMU水平方向上的陀螺常值漂移分別為ε_x和ε_y，載體靜止條件下，IMU停頓的A、B、C、D四個位置相對于導航坐標系對稱，在一個循環周期內四個固定位置上器件偏差產生的水平誤差角在導航坐標系下滿足：?

IMU正反轉動的8個環節內，導航坐標系水平方向上的誤差角度分別表示為：

將一個完整轉動周期內的IMU停頓位置和轉動過程的東向和北向的水平誤差角分別相加，得到導航坐標系下累計的水平誤差角度，

導航坐標系上水平方向上光纖陀螺儀常值偏差得到調制，該常值偏差對系統的作用為零；

(5)將IMU坐標系下光纖陀螺儀的輸出值?帶入捷聯系統中采用四元數法對捷聯矩陣?進行更新：

其中：?為地球自轉角速度在導航坐標系下的分量；?為導航坐標系相對地球坐標系的運動角速度在導航坐標系下的分量；?為IMU相對導航坐標系的運動角速度在載體坐標系上的分量；

(6)利用石英加速度計的輸出值?和步驟(5)計算的姿態矩陣?計算出經過IMU旋轉調制后載體的速度和位置。

2.根據權利要求1所述的基于單軸四位置轉停方案的捷聯系統的誤差抑制方法，其特征在于所述的將IMU坐標系下光纖陀螺儀的輸出值?帶入捷聯系統中采用四元數法對捷聯矩陣?進行更新包括：

更新四元數和姿態矩陣：

設載體坐標系相對導航坐標系的轉動四元數為：

Q＝q₀+q₁i_s+q₂j_s+q₃k_s

其中：i_s、j_s、k_s分別表示IMU坐標系ox_s軸、oy_s軸、oz_s軸上的單位方向向量；

四元數的即時修正通過解四元數微分方程?來實現：?

其中：?分別表示載體相對導航坐標系的運動角速度在IMU坐標系ox_s軸、oy_s軸、oz_s軸上的分量；

姿態矩陣?的更新過程為：

。

3.根據權利要求2所述的一種基于單軸四位置轉停方案的捷聯系統的誤差抑制方法，其特征在于所述的計算出經過IMU旋轉調制后載體的速度和位置地方法為：

1)計算導航坐標系下加速度：

2)計算載體的水平速度和位置：

根據t₁時刻的載體東向水平速度V_x(t₁)和北向水平速度V_y(t₁)，求取t₁時刻載體水平速度的變化率為：

在t₂時刻水平速度和載體位置分別為：

3)計算載體速度誤差和位置誤差：?

其中：V_x0、V_y0分別表示初始時刻載體的東向和北向速度；ΔV_x、ΔV_y分別表示載體東向、北向速度的變化量；?λ₀分別表示初始時刻載體所處位置的經度和緯度；?Δλ分別表示載體的緯度、經度的變化量；R_xp、R_yp分別表示地球子午圈、卯酉圈的曲率半徑；t₁、t₂為捷聯系統的解算過程中兩個相鄰的時間點。?