[發明專利]三軸姿態測量系統非正交性誤差的正交補償方法

有效

• 申請號: 201310517875.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103591949A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 程為彬;潘萌;湯楠;汪躍龍;霍愛清
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種三軸姿態測量系統非正交性誤差的正交補償方法，包括如下步驟：

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

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

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

步驟4，通過特殊位置的實際儀器坐標系測量輸出和正交儀器坐標系理論輸出，逆向求解關系矩陣，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果之間的關系，即將非正交測量結果進行正交解耦，得到補償的三軸正交化測量結果。

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

3.根據權利要求1所述的三軸姿態測量系統非正交性誤差的正交補償方法，其特征在于，所述地理坐標系包括北西天、北東地坐標系，其旋轉正方向由右手定則或左手定則決定。

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

5.根據權利要求1所述的三軸姿態測量系統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系中分別抽取X軸、Y軸和Z軸，構成實際并不完全正交的測量儀器坐標系，3組變換所形成的9個姿態誤差角構成實際儀器坐標系的姿態誤差角。

6.根據權利要求1所述的三軸姿態測量系統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]的各姿態角。