[發明專利]一種機載分布式慣性測姿系統及其傳遞對準方法

有效

• 申請號: 201310093870.3
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103196448A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 陳帥;李璽安;王于坤;張黎;王磊杰;鄧貴軍;薄煜明;杜國平;鄒衛軍;吳盤龍;常耀偉;鐘潤伍;金磊;單童;雷浩然;程晨;馬艷彬;秦磊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種機載分布式慣性測姿系統，其特征在于，包括1個主慣導系統、1個主控計算機以及6個與該主控計算機連接的子慣導系統，各個子慣導系統之間相互獨立，且每個子慣導系統的結構相同：

所述每個子慣導系統分別包括慣性測量單元和測姿處理板，其中：慣性測量單元包括三個MEMS陀螺儀、三個MEMS加速度計、A/D轉換器和溫補系統；測姿處理板集成了DSP芯片、FPGA芯片、FLASH、SDRAM、CAN控制器、CAN收發器、UART控制芯片、RS_422接口、RS_232接口和EMIF總線；所述三個MEMS陀螺儀、三個MEMS加速度計通過A/D轉換器和溫補系統相連，溫補系統與測姿處理板的RS_422接口連接；RS_422接口通過UART控制芯片與FPGA芯片連接，FPGA芯片通過EMIF總線與DSP芯片連接，并且FLASH、SDRAM都與EMIF總線連接，FPGA芯片還通過CAN控制器與CAN收發器連接；CAN收發器與主控計算機連接；主控計算機與主慣導系統連接；UART控制芯片還與RS_232接口連接；

主慣導系統生成載體導航信息后，先發送給主控計算機，主控計算機再通過CAN收發器發送給測姿處理板，CAN收發器將物理總線上收到的差分電平數據轉換為TTL電平數據發送給CAN控制器，FPGA芯片通過CAN控制器接收數據，FPGA芯片通過EMIF總線將接收到的數據上傳至DSP芯片；三個MEMS陀螺儀敏感載體的三軸角速度信息，三個MEMS加速度計敏感載體的三軸加速度信息，所得的三軸角速度信息和三軸加速度信息傳輸到A/D轉換器，A/D轉換器將得到的模擬量信息轉換成數字量信息，并將該數字量信息通過溫補系統補償得到穩定的數字量信息；測姿處理板通過RS_422接口讀取穩定的數字量信息，并傳輸給UART控制芯片，UART控制芯片將串行數據轉換為并行數據并發送給FPGA芯片，FPGA芯片通過EMIF總線將接收到的數據上傳至DSP芯片；FPGA芯片通過EMIF總線接收DSP芯片解算得到的慣性姿態數據，并將慣性姿態數據發送給UART控制芯片，UART控制芯片將并行數據轉換為串行數據并行數據后發送給RS_232接口進行電平轉換，并通過RS_232接口發給外接設備。

2.一種基于權利要求1所述的機載分布式慣性測姿系統的傳遞對準方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：系統上電后完成系統初始化工作，其中包括主、子慣導系統安裝誤差角對應的補償角的初始化，然后進入下一步；

第二步：主慣導系統測得載體的速度信息、姿態信息、角速度信息、比力信息和位置信息，并利用第一步所得的補償角修正該姿態信息；

第三步：進行粗對準，把第二步主慣導系統的速度信息、位置信息、補償角修正后的姿態信息賦給子慣導系統的對應參數，作為子慣導系統的解算初值；

第四步：子慣導系統以第三步粗對準后的導航信息為初值，進行慣導捷聯解算，得到子慣導系統的位置信息、速度信息和姿態信息；

第五步：主慣導系統數據經過時間同步和桿臂補償等處理后，采用“速度+姿態”的匹配方式建立卡爾曼濾波模型，以第二步中主慣導系統與第四步子慣導系統之間的速度差值和姿態差值作為量測變量，進行卡爾曼濾波迭代，估計出子慣導系統速度誤差、平臺失準角、安裝誤差角、陀螺常值漂移和加速度計常值偏置；

第六步：將第五步估計出的子慣導系統速度誤差、平臺失準角，對第四步子慣導系統計算出的速度信息、姿態信息進行校正，最終獲得子慣導系統經校正后的速度信息和姿態信息。

3.根據權利要求2所述的機載分布式慣性測姿系統的傳遞對準方法，其特征在于，第一步所述的系統初始化工作包括硬件初始化和軟件初始化，軟件初始化包括：卡爾曼濾波器的系統初始狀態X、系統狀態協方差陣P、量測噪聲方差陣R、系統過程噪聲方差陣Q的初始化，主、子慣導系統安裝誤差角對應的補償角ξ_x、ξ_y、ξ_z初始化。