[發(fā)明專利]三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310517875.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103591949A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程為彬;潘萌;湯楠;汪躍龍;霍愛清
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法，包括如下步驟：

步驟1，在姿態(tài)測量系統(tǒng)中建立理想正交的地理坐標(biāo)系，并將該坐標(biāo)系通過歐拉旋轉(zhuǎn)得到一個初始虛擬、正交的理想儀器坐標(biāo)系，此時的儀器姿態(tài)角即方位角、傾斜角和工具面角；

步驟2，該理想儀器坐標(biāo)系分別以3組不同的姿態(tài)誤差角做3組坐標(biāo)變換，每組坐標(biāo)變換均為3個不同姿態(tài)誤差角的歐拉旋轉(zhuǎn)，從得到的3個虛擬正交儀器坐標(biāo)系中分別抽取X軸、Y軸和Z軸，構(gòu)成實際的測量儀器坐標(biāo)系；

步驟3，根據(jù)3組坐標(biāo)變換所得到的相應(yīng)實軸輸出與正交虛擬的理想儀器坐標(biāo)系理論輸出的關(guān)系矩陣，得到非正交儀器坐標(biāo)系各測量軸的實際輸出與理想正交儀器坐標(biāo)系理論輸出的關(guān)系矩陣；

步驟4，通過特殊位置的實際儀器坐標(biāo)系測量輸出和正交儀器坐標(biāo)系理論輸出，逆向求解關(guān)系矩陣，得到一個校正矩陣，該矩陣表示三軸正交理論輸出與實際非正交測量結(jié)果之間的關(guān)系，即將非正交測量結(jié)果進(jìn)行正交解耦，得到補償?shù)娜S正交化測量結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法，其特征在于，所述三軸姿態(tài)測量傳感器包括加速度計、陀螺儀、磁強計及MEMS慣性器件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法，其特征在于，所述地理坐標(biāo)系包括北西天、北東地坐標(biāo)系，其旋轉(zhuǎn)正方向由右手定則或左手定則決定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法，其特征在于，所述步驟2中，每組坐標(biāo)變換是指將所述虛擬正交儀器坐標(biāo)系繞第一個軸旋轉(zhuǎn)第一姿態(tài)誤差角，再繞第二個軸旋轉(zhuǎn)第二姿態(tài)誤差角，再繞第三個軸旋轉(zhuǎn)第三姿態(tài)誤差角，最后得到一個新的虛擬正交儀器坐標(biāo)系，3組坐標(biāo)變換的旋轉(zhuǎn)順序相同，共得到三個新的虛擬正交儀器坐標(biāo)系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法，其特征在于，所述步驟2中，從3個新的虛擬正交儀器坐標(biāo)系中分別抽取X軸、Y軸和Z軸，構(gòu)成實際并不完全正交的測量儀器坐標(biāo)系，3組變換所形成的9個姿態(tài)誤差角構(gòu)成實際儀器坐標(biāo)系的姿態(tài)誤差角。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸姿態(tài)測量系統(tǒng)非正交性誤差的正交補償方法，其特征在于，所述步驟4中，特殊位置是指使得三軸理論正交輸出中有兩個為0、另一個絕對值為最大的姿態(tài)位置，即保證三軸理論正交[g_x,g_y,g_z]輸出為[0,0,±g]、[0,±g,0]和[±g,0,0]的各姿態(tài)角。