[發(fā)明專利]一種基于光纖捷聯(lián)羅經(jīng)技術(shù)的載體姿態(tài)確定方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210187025.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN102706349A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫偉;徐愛功;高揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/16
• 分類號(hào): G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光纖捷聯(lián)羅經(jīng)技術(shù)的載體姿態(tài)確定方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)利用全球定位系統(tǒng)GPS確定載體的初始位置參數(shù)，將它們裝訂至導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中；

(2)光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱，然后采集光纖陀螺儀和石英加速度計(jì)輸出的數(shù)據(jù)；

(3)對(duì)采集到的光纖陀螺儀和石英加速度計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

(4)將三個(gè)加速度計(jì)測(cè)量的載體加速度?轉(zhuǎn)換到慣性系上得到加速度?

其中，?表示載體坐標(biāo)系向慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)陀螺儀的輸出，利用四元數(shù)法對(duì)矩陣?進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，為下一周期的運(yùn)算提供參數(shù)；?中包含兩部分：重力加速度g和其他加速度(有害加速度和機(jī)動(dòng)加速度)。有害加速度和機(jī)動(dòng)加速度在慣性系內(nèi)也將因?變化十分劇烈，變化頻段處于比較高的頻率；重力加速度g在慣性系內(nèi)作圓錐慢漂運(yùn)動(dòng)(如附圖2)，變化十分緩慢，周期在20小時(shí)左右，變化頻段處于比較低的頻率。

(5)設(shè)計(jì)低通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)重力加速度的獲取。

設(shè)計(jì)低通濾波器，綜合考慮低通特性、延時(shí)大小等因素，設(shè)定濾除加速度計(jì)信號(hào)濾波器的過渡帶分別為[0.01Hz，0.02Hz]。

利用重力加速度信息在基座慣性系呈現(xiàn)出慢圓錐變化這一特性，采取低通濾波技術(shù)對(duì)慣性系下的加速度信息?進(jìn)行處理，濾除載體由于搖擺及蕩運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的干擾角速度和加速度，得到相對(duì)純凈的重力加速度gⁱ，其獲取流程如附圖3。

(6)將獲取的重力加速度信息gⁱ在慣性系內(nèi)進(jìn)行投影?由投影進(jìn)行計(jì)算得到α、β。

由α、β確定的旋轉(zhuǎn)矩陣分別為：

由C1、C2可得到慣性系和地理系之間的變換矩陣?

由陀螺得到的角速度在慣性空間內(nèi)對(duì)?進(jìn)行實(shí)時(shí)更新得到：

其中，?為?的反對(duì)稱矩陣。通過上述實(shí)時(shí)計(jì)算，地理系和載體系間的捷聯(lián)矩陣?

又因?yàn)?/p>

所以根據(jù)捷聯(lián)矩陣?可確定載體航向角?俯仰角θ、傾斜角γ主值：

航向角?定義域?yàn)?0°，360°)，俯仰角θ定義域?yàn)?-90°，90°)，傾斜角γ定義域?yàn)?-180°，180°)，得到載體姿態(tài)真值：

θ＝θ_主

。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖捷聯(lián)羅經(jīng)技術(shù)的載體姿態(tài)確定方法，其特征在于?所述的將三個(gè)加速度計(jì)測(cè)量的載體加速度?轉(zhuǎn)換到慣性系上得到加速度?

其中，?表示載體坐標(biāo)系向慣性坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)陀螺儀的輸出，利用四元數(shù)法對(duì)矩陣?進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，為下一周期的運(yùn)算提供參數(shù)；?中包含兩部分：重力加速度g和其他加速度(有害加速度和機(jī)動(dòng)加速度)。有害加速度和機(jī)動(dòng)加速度在慣性系內(nèi)也將因?變化十分劇烈，變化頻段處于比較高的頻率；重力加速度g在慣性系內(nèi)作圓錐慢漂運(yùn)動(dòng)，變化十分緩慢，周期在20小時(shí)左右，變化頻段處于比較低的頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖捷聯(lián)羅經(jīng)技術(shù)的載體姿態(tài)確定方法，其特征在于所述的設(shè)計(jì)低通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)重力加速度的獲取；

設(shè)計(jì)低通濾波器，綜合考慮低通特性、延時(shí)大小等因素，設(shè)定濾除加速度計(jì)信號(hào)濾波器的過渡帶分別為[0.01Hz，0.02Hz]。

利用重力加速度信息在基座慣性系呈現(xiàn)出慢圓錐變化這一特性，采取低通濾波技術(shù)對(duì)慣性系下的加速度信息?進(jìn)行處理，濾除載體由于搖擺及蕩運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的干擾角速度和加速度，得到相對(duì)純凈的重力加速度gⁱ。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖捷聯(lián)羅經(jīng)技術(shù)的載體姿態(tài)確定方法，其特征在于所述的將獲取的重力加速度信息gⁱ在慣性系內(nèi)進(jìn)行投影?由投影進(jìn)行計(jì)算得到α、β；

由α、β確定的旋轉(zhuǎn)矩陣分別為：

由C1、C2可得到慣性系和地理系之間的變換矩陣?

由陀螺得到的角速度在慣性空間內(nèi)對(duì)?進(jìn)行實(shí)時(shí)更新得到：

其中，?為?的反對(duì)稱矩陣。通過上述實(shí)時(shí)計(jì)算，地理系和載體系間的捷聯(lián)矩陣?

又因?yàn)?/p>

所以根據(jù)捷聯(lián)矩陣?可確定載體航向角?俯仰角θ、傾斜角γ主值：

航向角?定義域?yàn)?0°，360°)，俯仰角θ定義域?yàn)?-90°，90°)，傾斜角γ定義域?yàn)?-180°，180°)，得到載體姿態(tài)真值：

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