[發(fā)明專利]一種姿態(tài)測量方法和姿態(tài)測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210557018.2
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN103885077A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 王聰;汪名揚;唐桂華;蔡靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科工集團第四研究院指揮自動化技術研發(fā)與應用中心
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

技術領域

本發(fā)明涉及測試技術領域，特別是涉及一種姿態(tài)測量方法和姿態(tài)測量系統(tǒng)。

背景技術

姿態(tài)測量是確定測量載體、測量儀器或測量有效載荷的軸系在慣性空間中指向的過程。目前常用的姿態(tài)測量方法有兩種，一種是雙天線全球定位系統(tǒng)(GPS，Global?Positioning?System)姿態(tài)測量，可以測量天線基線的方位和俯仰的姿態(tài)信息，而且方位角和俯仰角的測量精度高，誤差不隨時間的增加而增大。另一種是微機電系統(tǒng)(MEMS，Micro-Electro-Mechanical?Systems)慣性姿態(tài)測量，不受外部環(huán)境的影響，短時間內(nèi)穩(wěn)定性比較高。

但是上述兩種姿態(tài)測量的方法都存在較大的缺點，雙天線GPS姿態(tài)測量受當?shù)丨h(huán)境影響較大，遇到有遮擋物或信號受到干擾的時候，可能出現(xiàn)一段時間內(nèi)無法輸出姿態(tài)測量信息的現(xiàn)象。MEMS慣性姿態(tài)測量的誤差會隨著時間的增加而增大。

目前筒狀部件的姿態(tài)測量一般采用地磁傳感器與MEMS相結(jié)合的方法，這種方法由于利用地磁的方式來進行方位測量，因此受周圍地磁環(huán)境的影響較大，在多種場合下，都有較大的測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種姿態(tài)測量方法和姿態(tài)測量系統(tǒng)，在保證姿態(tài)測量的穩(wěn)定性的同時減少誤差。

為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種姿態(tài)測量方法，包括：

采用雙天線全球定位系統(tǒng)GPS測量筒狀部件的第一姿態(tài)信息；

采用微機電系統(tǒng)MEMS測量筒狀部件的第二姿態(tài)信息；

將所述第一姿態(tài)信息和所述第二姿態(tài)信息進行數(shù)據(jù)融合得到筒狀部件的全姿態(tài)信息并輸出。

可選地，采用MEMS測量筒狀部件的第二姿態(tài)信息之前，還包括：

將所述第一姿態(tài)信息賦給MEMS作為姿態(tài)測量的初始值。

可選地，所述第一姿態(tài)信息包括：方位角和俯仰角；

所述第二姿態(tài)信息包括：方位角、俯仰角和橫滾角；

所述全姿態(tài)信息包括：方位角、俯仰角和橫滾角。

可選地，所述將所述第一姿態(tài)信息和所述第二姿態(tài)信息進行數(shù)據(jù)融合包括：

判斷第一姿態(tài)信息是否有效；

當?shù)谝蛔藨B(tài)信息有效時，將所述第一姿態(tài)信息中的方位角和俯仰角作為所述全姿態(tài)信息的方位角和俯仰角，將所述第二姿態(tài)信息中的橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的橫滾角；

當?shù)谝蛔藨B(tài)信息無效時，將所述第二姿態(tài)信息中的方位角、俯仰角和橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的方位角、俯仰角和橫滾角。

可選地，所述將所述第二姿態(tài)信息中的方位角、俯仰角和橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的方位角、俯仰角和橫滾角之前，還包括：

判斷所述筒狀部件是否滿足靜態(tài)條件；

當所述筒狀部件滿足靜態(tài)條件時，采用加速度計解算筒狀部件的俯仰角和橫滾角得到第三姿態(tài)信息，并將所述第三姿態(tài)信息中的俯仰角和橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的俯仰角和橫滾角，將所述第二姿態(tài)信息中的方位角作為所述全姿態(tài)信息的方位角；

當所述筒狀部件不滿足靜態(tài)條件時，將所述第二姿態(tài)信息中的方位角、俯仰角和橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的方位角、俯仰角和橫滾角。

本發(fā)明還公開了一種姿態(tài)測量系統(tǒng)，包括：

第一測姿模塊，用于采用雙天線全球定位系統(tǒng)GPS測量筒狀部件的第一姿態(tài)信息；

第二測姿模塊，用于采用微機電系統(tǒng)MEMS測量筒狀部件的第二姿態(tài)信息；

數(shù)據(jù)融合模塊，用于將所述第一姿態(tài)信息和所述第二姿態(tài)信息進行數(shù)據(jù)融合得到筒狀部件的全姿態(tài)信息并輸出。

可選地，所述系統(tǒng)還包括：

賦值模塊，用于將所述第一姿態(tài)信息賦給第二測姿模塊作為姿態(tài)測量的初始值。

可選地，所述第一姿態(tài)信息包括：方位角和俯仰角；

所述第二姿態(tài)信息包括：方位角、俯仰角和橫滾角；

所述全姿態(tài)信息包括：方位角、俯仰角和橫滾角。

可選地，所述數(shù)據(jù)融合模塊包括：

判斷子模塊，用于判斷第一姿態(tài)信息是否有效；

第一融合子模塊，用于當?shù)谝蛔藨B(tài)信息有效時，將所述第一姿態(tài)信息中的方位角和俯仰角作為所述全姿態(tài)信息的方位角和俯仰角，將所述第二姿態(tài)信息中的橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的橫滾角；

第二融合子模塊，用于當?shù)谝蛔藨B(tài)信息無效時，將所述第二姿態(tài)信息中的方位角、俯仰角和橫滾角作為所述全姿態(tài)信息的方位角、俯仰角和橫滾角。

可選地，所述第二融合子模塊包括：