[發明專利]一種空間穩定型捷聯慣導系統初始姿態測量方法

在審

• 申請號: 201410372718.3
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104154914A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 孫偉;李松;丁偉;李瑞豹
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種空間穩定型捷聯慣導系統初始姿態測量方法，其特征在于包括以下步驟：?

(1)利用全球定位系統GPS確定載體的初始位置參數，將它們裝訂至導航計算機中；?

(2)空間穩定型捷聯慣導系統進行預熱準備，采集陀螺儀和加速度計輸出的數據并對數據進行處理；?

(3)建立空間穩定型捷聯慣導系統處于搖擺基座下的狀態方程和量測方程；?

系統狀態變量X(t)為：?

由空間穩定型捷聯慣導解算的速度和載體真實速度之差構建的觀測量Z(t)為：?

式中，δV_x、δV_y、δV_z分別表示x、y、z方向上的速度誤差；ε_x、ε_y、ε_z分別表示x、y、z方向上陀螺常值漂移，分別表示x、y、z方向上加速度計零偏，和分別表示空間穩定型捷聯慣導系統解算的x、y、z方向上速度，和為載體x、y、z方向真實速度；?

其中，載體的真實速度表示為：?

其中，Δt表示時間差；ω_ie表示地球自轉角速度；g表示當地重力加速度；L、λ分別表示當地緯度和經度；?

則空間穩定型捷聯慣導系統初始姿態測量的狀態方程和量測方程可寫成：?

其中，表示狀態變量X(t)的導數；Z(t)表示觀測變量；W(t)為系統的噪聲矢量；v(t)為觀測噪聲矢量；?

狀態轉移矩陣A(t)為：?

噪聲狀態矩陣G(t)為：?

量測矩陣H(t)為：?

(4)狀態方程和量測方程的離散化處理；?

連續系統離散化的實質是根據連續系統的狀態轉移矩陣A(t)計算出離散系統的轉移矩陣Φ_k，k-1，以及用系統的噪聲方差強度陣q計算出離散系統的噪聲方差陣Q_k；?

一般濾波周期T較短，Φ_k，k-1和Q_k可按照下式計算：?

式中，A_k表示狀態轉移矩陣A(t)的離散形式；?

M_i+1＝A_kM_i+(A_kM_i)^Ti＝1，2，3……?

G_k表示k時刻離散化的系統噪聲狀態矩陣；系統的離散方程可以表示如下：?

式中，X_k、X_k-1分別表示k時刻和k-1時刻離散化的系統狀態變量；G_k-1表示k-1時刻離散化的系統噪聲狀態矩陣；Z_k表示離散化的系統觀測變量；H_k表示離散化的系統量測矩陣；W_k-1、V_k分別表示離散化的系統白噪聲序列和量測噪聲序列；?

(5)利用估計出的三個姿態誤差角，修正粗對準時的方向余弦矩陣

修正后的方向余弦矩陣為：?

式中，表示姿態誤差角反對稱矩陣：?

其中，分別表示卡爾曼濾波估計出的x、y、z方向上姿態誤差角；根據方向余弦矩陣的變換關系，得到載體坐標系b到地理坐標系n的捷聯矩陣

其中，表示載體坐標系b到慣性坐標系i的轉換矩陣；表示慣性坐標系i到地理坐標系n的轉換矩陣：?

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