[發明專利]一種星敏感器/光纖慣性設備量測數據同步方法

在審

• 申請號: 201310305698.3
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103398713A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 高偉;林星辰;奔粵陽;吳磊;王秋瀅;徐博;周廣濤;王罡;于強;陳世同
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種星敏感器/光纖慣性設備量測數據同步方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采集星敏感器輸出的星敏感器坐標系相對于慣性坐標系的姿態四元數q；

(2)采用單片機獲取陀螺儀與星敏感器同步時間差：將星敏感器光學成像和陀螺輸出的方波信號送入單片機，并利用單片機內部的定時器，定時器在陀螺數據到來時刻開始清零計時，當星敏感器光學成像信號到來時，定時器的時間即為陀螺與星敏感器同步時間差Δt；

(3)利用步驟(2)獲得的同步時間差Δt，通過外推算法獲得陀螺輸出的姿態四元數

(4)利用(1)、(3)步驟中所給出的星敏感器輸出數據q和陀螺數據構造誤差四元數δq，以誤差四元數矢量部分δe作為量測量，并以誤差四元數矢量部分δe、陀螺常值漂移b_c和隨機漂移b_r為狀態量，建立系統模型；

(5)對步驟(4)建立的系統模型應用一種時間更新與量測更新分離的異步濾波算法進行濾波估計；

(6)將步驟(5)估計出的陀螺常值漂移和隨機漂移補償給t+M·T～t+2M·T時間段內的陀螺輸出，以后每個M·T時間段內均按照上述步驟進行數據融合，按照常規方法完成慣導系統的誤差校正，得到高精度速度，位置和姿態。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)具體方法為：建立如下陀螺輸出模型：

ω_g＝ω+b_c+b_r+n_g???(1)

式中，ω_g為陀螺輸出值，ω為陀螺真值，b_c為陀螺的常值漂移，b_r為陀螺的隨機漂移，可視為一階馬爾柯夫過程，n_g為陀螺輸出隨機噪聲；

b·c=0b·r=-βbr+η---(2)]]>

式(2)中，β為常值漂移的反相關時間常數，η為隨機漂移的白噪聲；

根據四元數微分方程：

q·=12Ω(ω)q=12q⊗ω---(3)]]>

式中，ω＝[ω₁，ω₂，ω₃]^T是載體系相對于慣性系的轉動角速度，Ω(ω)=0-ωTω-ω[×],]]>ω[×]=0-ω3ω2ω30-ω1-ω2ω10;]]>

則陀螺輸出的載體相對于慣性空間的姿態四元數

q^·=12q^⊗ω^---(4)]]>

式(4)中，分別為陀螺計算值，為陀螺的常值漂移計算值，為陀螺的隨機漂移計算值；

設t_k時刻的陀螺輸出數據為陀螺與星敏感器的同步時間差為Δt，則t_k+Δt時刻即星敏感器拍攝星圖的時刻的陀螺數據為：

q^(tk+Δt)=a0+a1Δt+a2Δt2---(5)]]>

式(5)中

a0=q^(tk)]]>

a1=3q^(tk)-4q^(tk-1)+q^(tk-2)2T]]>

a2=q^(tk)-2q^(tk-1)+q^(tk-2)2T2]]>