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[發明專利]一種不受歷史數據影響快速收斂的地面靜態對準方法有效

專利信息
申請號: 201811553380.6 申請日: 2018-12-18
公開(公告)號: CN109682397B 公開(公告)日: 2021-01-29
發明(設計)人: 王獻忠;劉赟;張國柱;張麗敏;桑小沖;董晉芳 申請(專利權)人: 上海航天控制技術研究所
主分類號: G01C25/00 分類號: G01C25/00
代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323 代理人: 包姝晴;徐雯瓊
地址: 200233 *** 國省代碼: 上海;31
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 不受 歷史數據 影響 快速 收斂 地面 靜態 對準 方法
【權利要求書】:

1.一種不受歷史數據影響快速收斂的地面靜態對準方法,其特征在于,包括如下步驟:

步驟1,將慣組陀螺角速率和加表比力轉換到準北東地坐標系;

預處理:在準北東地坐標系對角速率和比力濾波;

基于準北東地坐標系地向比力,判別是否重賦初始對準角;

步驟2,基于準北東地坐標系北向和東向比力估計水平失準角;

分段處理:對水平失準角進行限幅處理和平滑處理;

步驟3,基于準北東地坐標系東向角速率估計方位失準角;

分段處理:對方位失準角進行限幅處理和平滑處理;

步驟4,基于水平失準角和方位失準角,利用四元數乘法計算精對準四元數;

基于精對準四元數,按3-2-1轉序計算精對準角度;

其中,所述步驟1包括如下步驟:

步驟1.1,慣組陀螺角速率和加表比力轉換到準北東地坐標系:

qn′b,0=[1 0 0 0]T

An′b,0=I3×3

fn′=An′b,k-1·fb

ωn′=An′b,k-1·ωb

其中,qn′b,0為地理系相對于本體系姿態四元數的初始值;An′b,0為本體系到地理系的轉換矩陣的初始值;An′b,k-1為k-1時刻本體系到地理系的轉換矩陣;fb為加速度計的測量值;ωb為陀螺的測量值;為地理系加速度;為地理系角速度;

步驟1.2,在準北東地坐標系對角速率和比力濾波:

klv=0.02

其中,為k時刻北向加速度濾波值;為k時刻東向加速度濾波值;為k-1時刻北向加速度濾波值;為k-1時刻東向加速度濾波值;為k時刻東向角速度濾波值;

步驟1.3,基于準北東地坐標系地向比力,判別是否重賦初始對準角:

如果fzn′>gn/2,則重賦初始對準角:

dθ=0°、dψ=0°

其中,為北向失準角,dθ為東向失準角,dψ為方位失準角。

2.根據權利要求1所述不受歷史數據影響快速收斂的地面靜態對準方法,其特征在于,所述步驟2包括如下步驟:

步驟2.1,基于準北東地坐標系北向和東向比力估計水平失準角:

ka=0.01°/(m/s2)

步驟2.2,對水平失準角進行限幅處理和平滑處理:

將水平失準角限幅到[-10°,10°],若水平失準角小于0.1°,將比例作用減弱50%。

3.根據權利要求2所述不受歷史數據影響快速收斂的地面靜態對準方法,其特征在于,所述步驟3包括如下步驟:

步驟3.1,基于準北東地坐標系東向角速率估計方位失準角:

kω=1600°/(°/s)

步驟3.2,對方位失準角進行限幅處理和平滑處理:

方位失準角進行10°限幅;方位失準角小于0.1°,比例作用減弱50%。

4.根據權利要求3所述不受歷史數據影響快速收斂的地面靜態對準方法,其特征在于,所述步驟4包括如下步驟:

步驟4.1,基于水平失準角和方位失準角,利用四元數乘法計算精對準四元數:

失準角轉換成弧度,求誤差四元數:

其中,qn′b,k為k時刻地理系相對于本體系的姿態四元數;qn′b,k-1為k-1地理系相對于本體系的姿態四元數;qbn′,k為k時刻本體系相對于地理系的姿態四元數;qbn′,k-1為k-1時刻本體系相對于地理系的姿態四元數;

步驟4.2,基于精對準四元數,按3-2-1轉序計算精對準角度:

由qbn,k=qbn′,k=[q0 q1 q2 q3]T

求Abn,k

其中,Abn,k為地理系到本體系的轉換矩陣;

Abn,k按3-2-1轉序求取三軸姿態角;

姿態按3-2-1轉序表示的姿態轉換矩陣如下:

姿態四元數按3-2-1轉序求三軸姿態角,如果|a13|≤0.99999,則:

sinθ=-a13,θ=asin(-a13)

否則:

θ=asin(-a13)

其中,為橫滾角,θ為俯仰角,ψ為方位角。

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