[發明專利]一種基于慣性技術的相對姿態測量方法

有效

• 申請號: 201610803806.3
• 申請日: 2016-09-06
• 公開（公告）號: CN107796388B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 馬濤;朱紅;李群;李永鋒;石志興;王根;劉沖;李瑞賢;李志勇
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

本發明涉及一種相對姿態測量方法，特別是一種基于慣性技術的相對姿態測量方法；本發明通過改進計算方法和充分利用艦船現有設備，利用艦船慣導設備的姿態信息與相對姿態測量裝置進行角速度匹配，并且在濾波模型中采用等效陀螺漂移代替艦船慣導設備陀螺漂移和相對姿態測量裝置陀螺漂移以降低濾波模型維數，削弱了計算速度對輸出頻率的限制，降低了測量裝置的復雜程度和成本；通過使用本發明提供的基于慣性技術的相對姿態測量方法，能夠在艦船正常運動的過程中實現相對姿態的測量，不會給艦船運動造成任何限制，運動適應性好；本發明不需要安裝標校，使用簡便；相對姿態測量裝置開機不需要進行慣性對準，準備時間短，可以更快的實現測量。

技術領域

本發明涉及一種相對姿態測量方法，特別是一種基于慣性技術的相對姿態測量方法。

背景技術

對于較大型的艦船，通常會分布安裝諸多設備，其中許多設備都需要使用安裝位置精確的姿態信息，這些姿態信息通常由艦船慣導設備直接或間接提供。但是，艦船慣導設備給出的姿態信息是其自身安裝位置的姿態信息，并非各設備安裝位置的姿態信息，而這兩者之間會由于存在一定的差距，為了消除這個因安裝而導致的固定差距，可以通過安裝標校來實現。然而由于艦船運動、艦船載荷的變化以及風吹日曬等諸多熱、力學的影響，會使得甲板產生變形。這就使得艦船慣導設備向分布在全艦各處的各艦載設備發送的姿態信息與艦載設備所處位置的真實姿態信息存在一定的動態偏差。對于一些高精度的設備，必須采用有效的手段將這些偏差測量出來，從而消除其影響。

早在上世紀60年代，學者們就開始了對由艦船甲板變形引起的相對姿態的測量的研究，早期的方法如偏振光能量測量法、雙頻偏振光法、光柵法、大鋼管基準法等，雖然具有較高的測量精度，但是這些方法只能在靜態的條件下測量相對姿態。隨后出現的液體壓力測量法、攝影測量法等，雖然能夠用于動態測量中，但是實時性受限于測量裝置的數據輸出頻率。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的在于提供一種基于慣性技術的相對姿態測量方法，解決了艦船相對姿態測量問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案。

本發明的目的在于提供一種基于慣性技術的相對姿態測量方法，包括以下步驟：

坐標系定義；

b₁坐標系：艦船慣導設備載體坐標系ox_b1y_b1z_b1，前上右坐標系，x_b1軸指向艦船的右，y_b1軸指向艦船的前，z_b1軸指向艦船的上；

b₂坐標系：相對姿態測量裝置載體坐標系ox_b2y_b2z_b2，前上右坐標系，x_b2軸指向測量裝置的右，y_b2軸指向測量裝置的前，z_b2軸指向測量裝置的上；

n坐標系：導航坐標系ox_ny_nz_n，東北天地理坐標系，x_n軸指向東，y_n軸指向北，z_n軸指向天；

b₁系、b₂系和n系的計算坐標系分別為和

記初始時刻為t₀，建立慣性坐標系i₁、i₂和n₀，分別由b₁和b₂坐標系在t₀時刻的位置凝固為慣性坐標系i₁和i₂，系在t₀時刻的位置凝固為慣性坐標系n₀，i₁和i₂系的計算坐標系分別為和