[發明專利]基于POS數據與框架角聯合解算的姿態控制方法

有效

• 申請號: 201611248510.6
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106681346B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 李德仁;洪勇;邵慧超;阮雙雙
• 申請（專利權）人: 立得空間信息技術股份有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種基于POS數據與框架角聯合解算的姿態控制方法，用于多框架光電吊艙的姿態控制，所述多框架光電吊艙包括內框、中框和外框，所述多框架光電位置和姿態測量系統吊艙中安裝有位置與姿態測量系統，其特征在于：將位置與姿態測量系統固連于多框架光電吊艙的內框軸，姿態控制包括以下步驟，

步驟1，將位置與姿態測量系統中光纖陀螺的陀螺數據與多框架光電吊艙的框架角數據同步；

步驟2，在任意時刻k，獲取陀螺三軸角速率信息

步驟3，根據位置與姿態測量系統在任意時刻k輸出的位置信息計算此時地球自轉引起的角速度信息

步驟4，根據多框架光電吊艙在時刻k前輸出的框架角信息進行線性擬合，獲得任意時刻k三軸框架角信息，包括內框框架角α₀(k)、中框框架角α₁(k)和外框框架角α₂(k)；

步驟5，根據位置與姿態測量系統在任意時刻k輸出的速度和位置信息計算此時載體線運動引起的角速度信息

步驟6，根據位置與姿態測量系統在任意時刻k輸出的姿態信息獲取此時載體角運動引起的角速度信息

步驟7，利用以上步驟所得結果計算任意時刻k光電吊艙系統的三個框架角速率信息；

步驟8，根據步驟7所得結果輸出多框架光電吊艙的三個框架角控制信息，輸出位置與姿態測量系統所得載體的速度、位置和姿態信息。

2.根據權利要求1所述基于POS數據與框架角聯合解算的姿態控制方法，其特征在于：步驟1中，利用位置與姿態測量系統中內置的晶振計數器實現同步。

3.根據權利要求1所述基于POS數據與框架角聯合解算的姿態控制方法，其特征在于：步驟3中，根據位置與姿態測量系統在任意時刻k輸出的地理緯度信息計算此時地球自轉引起的角速度信息計算公式如下，

其中，ω_ie是地球自轉角速率值，n表示導航坐標系。

4.根據權利要求1所述基于POS數據與框架角聯合解算的姿態控制方法，其特征在于：步驟5中，根據位置與姿態測量系統在任意時刻k輸出的速度V_E和V_N和地理緯度信息計算此時載體線運動引起的角速度信息計算公式如下：

其中，V_E和V_N分別是載體在地理東向和北向速度分量，R是地球半徑。

5.根據權利要求1或2或3或4所述基于POS數據與框架角聯合解算的姿態控制方法，其特征在于：步驟7中，計算任意時刻k光電吊艙系統的三個框架角速率信息包括以下步驟，

步驟7.1，根據步驟4所得光電吊艙的三軸框架角信息分別計算載體坐標系與內框坐標系之間的旋轉矩陣

步驟7.2，結合POS系統輸出的載體系與導航系之間的旋轉矩陣計算內框系與導航系之間的旋轉矩陣計算公式如下，

C0n=Cbn(Cb0)T]]>

步驟7.3，根據步驟3、5、6所得和進行坐標變換，轉換到內框系，得到陀螺三軸角速率信息中的地球自轉角速度分量載體線運動引起的角速度分量載體角運動引起的分量公式如下，

ωie0=(C0n)Tωien]]>

ωen0=(C0n)Tωenn]]>

ωnb0=(C0n)Tωnbn]]>

步驟7.4，計算光電吊艙的三個框架角速率信息，計算公式如下，

ωb00(k)=ωi00(k)-(ωie0(k)+ωen0(k)+ωnb0(k))]]>

其中，分別是所對應的角速率在時刻k的值。