[發明專利]解析式粗對準中捷聯姿態矩陣的正交化修正方法

無效

• 申請號: 201310156822.4
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103323003A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 奔粵陽;劉新源;鮑桂清;高偉;李倩;于飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域：

本發明涉及的是一種載體姿態測量方法，具體地說是在解析式粗對準中，對于測量得到的捷聯姿態矩陣進行不正交誤差的修正，提高捷聯姿態矩陣的測量精度，從而提高姿態精度。?

(二)背景技術：

解析式粗對準通常利用陀螺和加速度計的輸出，測量得到捷聯姿態矩陣，進一步，由捷聯姿態矩陣與載體姿態角的關系，可以測量得到載體的姿態。由此可見，捷聯姿態矩陣測量是解析式粗對準的關鍵。?

由于計算機計算誤差的存在，捷聯姿態矩陣往往不是正交矩陣。如果捷聯姿態矩陣不是正交矩陣，則通過捷聯姿態矩陣得到的載體姿態角會出現誤差。因此將捷聯姿態矩陣進行正交化，減少不正交誤差是十分必要的。?

產生不正交化的算法誤差的誤差源有：?

1)量化誤差--當陀螺與加速度計的輸出進入計算機時要進行量化，不論量化單位選取得多么小，它總是個有限量，從而會導致量化誤差。?

2)舍入誤差--由于計算機的計算總是以有限的字節進行的，計算機計算結果有效數字后面的數要四舍五入，經積累后就會出現舍入誤差。?

3)截斷誤差--由于求捷聯姿態矩陣要解連續型微分方程，在計算機中它是通過一定的數值積分法來完成的。例如常用的解微分方程的方法一階歐拉法、二階龍格-庫塔法和四階龍格-庫塔法等。這種由數值積分法造成的誤差叫做截斷誤差。?

由于這些誤差源的存在造成了捷聯姿態矩陣變成不正交矩陣，因此需要將捷聯姿態矩陣進行正交化。?

在已發表文章中，如在《兵工學報》的第29卷第12期的徐博、孫楓、高偉的一篇關于《艦船捷聯航姿系統自主粗對準仿真與實驗研究》中的其中一種算法，由于搖擺引起的干擾角速度遠大于地球自轉角速度，無法從陀螺輸出中將地球自轉角速度這一有用信息提取出來，作者提出了基于重力加速度的粗對準算法，并采用慣性凝固假設，建立了基座慣性坐標系，使艦體相對坐標系的姿態矩陣初值成為單位陣，使姿態解算更新，從而得到方向余弦法的捷聯矩陣。?

還有西北工業大學嚴恭敏的《博士后研究工作報告》中在研究“里程計輔助動基座初始對準算法”時，指出捷聯慣導系統在運動條件下，如載車行駛中或艦船航行時難以獲得粗略初始姿態矩陣，作者利用外界速度輔助，無需經過粗對準階段，直接實現捷聯慣導系統動基座精確初始對準的算法。在該算法中，時變的捷聯矩陣分解成均以慣性坐標系作為參考基準的三個部分進行求取，從而獲得較為準確的時變捷聯矩陣。?

以上已發表文章都敘述了解析式粗對準方法，但是都沒有考慮到捷聯姿態矩陣的正交化誤差問題，這將直接影響解析式粗對準方法姿態測量精度，因此研究解析式粗對準中捷聯姿態矩陣的正交化修正方法具有創新性和實際工程價值。?

(三)發明內容：

本發明的目的在于提供一種適用于解析式粗對準中捷聯慣性導航系統的捷聯矩陣的修正方法，能夠解決利用重力加速度和地球自轉角速度估計計算粗對準的姿態矩陣的非正交性對導航精度產生影響的問題。?

本發明的目的是這樣實現的：?

步驟1：由載體所在當地緯度得到重力加速度和地球自轉角速度在導航坐標系n上的投影：?

g‾n=00-9.78049T]]>

步驟2：由步驟1結果確定第三個向量在導航坐標系n上的投影：?