[發明專利]一種基于慣性測量單元的相對變形測量方法

無效

• 申請號: 201210055252.5
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102607558A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 徐博;高偉;周廣濤;奔粵陽;賈琦;吳磊;吳振國;陳世同;于強;高洪濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于慣性測量單元的相對變形測量方法，其特征是包括如下步驟：

步驟一、完成慣性測量單元的安裝和預熱，預熱時間不小于1小時，通過計算機實時同步采集光纖陀螺的三路數據和加速度計的三路數據；

步驟二、完成兩套慣性測量單元的初始對準，分別獲得兩個位置的初始航向、縱搖、橫搖信息，從而獲得兩位置之間的初始相對姿態誤差；

步驟三、設子慣導坐標系為s系，主慣導坐標系為m系，子慣導坐標系相對主慣導坐標系的變形角分量為φ_x、φ_y、φ_z，并設是由形變引起的主慣導坐標系到子慣導坐標系的轉換矩陣；

步驟四、分別確立主、子慣導坐標系相對慣性空間坐標系的陀螺輸出角速度并給出角速率在各自坐標系下oxyz軸上的投影；

步驟五、將主慣導的陀螺輸出轉換到子慣導坐標系，得出陀螺輸出差值和s系相對于m系的變形角速率的關系；

步驟六、建立形變角速率和陀螺輸出差值的歐拉微分方程；

步驟七、根據龍格庫塔法，對歐拉角微分方程和陀螺組件輸出差值得出變形角速率精確離散化，得到n時刻的變形角φ_xn、φ_yn、φ_zn的遞推式，結合形成迭代。

2.根據權利要求1所述的一種基于慣性測量單元的相對變形測量方法，其特征是：主慣導的陀螺輸出為代表地球轉速在主慣導坐標系中的投影，代表載體相對于地球的轉速在主慣導坐標系中的投影；在三軸上的投影為：

ωibxm=ωiexm+ωebxmωibym=ωieym+ωebymωibzm=ωiezm+ωebzm;]]>

子慣導的陀螺輸出為在三軸上的投影為：

ωibxs=ωiexs+ωebxs+μθxωibys=ωieys+ωebys+μθyωibzs=ωiezs+ωebzs+μθz]]>

其中μ_θ是由于船舶變形產生的s系相對于m系的變形角速率，直接由陀螺測定。

3.根據權利要求1所述的一種基于慣性測量單元的相對變形測量方法，其特征是所述將主慣導的陀螺輸出轉換到子慣導坐標系，得出陀螺輸出差值和s系相對于m系的變形角速率的關系為：將主慣導的陀螺輸出投影到子慣導上得：

ωibxs′ωibys′ωibzs′=Cmsωibxmωibymωibzm]]>

其中分別為主慣導的陀螺輸出在計算子慣導坐標系S′對應軸上的投影；

形變轉動過程為m系相對s系依次繞OZ_m、OX_m、OY_m轉動φ_z、φ_x、φ_y得到由形變引起的主慣導坐標系到子慣導坐標系的轉換矩陣為：

Cms=cosφycosφz-sinφxsinφysinφzsinφxsinφycosφz+sinφzcosφy-sinφycosφx-sinφzcosφxcosφzcosφxsinφxsinφycosφz+sinφxcosφysinφzsinφysinφz-cosφycosφzsinφxcosφycosφx]]>

故

ωibxs-ωibxs′=μθxωibys-ωibys′=μθyωibxzs-ωibzs′=μθz.]]>