[發明專利]一種大失準角情況下的快速傳遞對準方法

有效

• 申請號: 201910384077.6
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110044385B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 梁源;徐兵
• 申請（專利權）人: 北京壹氫科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;杜國慶

1.一種大失準角情況下的快速傳遞對準方法，首先用主子慣導所獲得的速度信息、姿態信息作為傳遞對準算法的輸入項，經過濾波算法處理后，得到子慣導作為失準角的速度誤差與姿態誤差，對速度誤差與姿態誤差進行實時補償，從而實現傳遞對準，其特征在于，所述對速度誤差與姿態誤差進行補償是：在傳遞對準開始時，首先，將子慣導速度誤差與姿態誤差之間的非線性耦合關系作為非線性濾波模型，將子慣導速度觀測誤差作為濾波算法的輸入量展開濾波計算，得到子慣導的速度誤差與姿態誤差后進行實時補償；隨著傳遞對準的運行，當失準角位于小失準角范疇時，將子慣導速度觀測誤差和姿態觀測誤差作為非線性濾波算法的輸入量，將子慣導速度誤差與姿態誤差之間的線性化后的耦合關系作為線性濾波模型，展開濾波計算，得到子慣導的速度誤差與姿態誤差后進行實時補償。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述作為失準角的速度誤差與姿態誤差是通過將主慣導導航輸出的速度和姿態變量轉換為子慣導的外參考輸出獲得的，獲得的過程是：

第一步：確定主慣導與子慣導的速度轉換關系式，

式中，

為子慣導在導航坐標系中表示的外參考三軸速度，

為主慣導輸出在導航坐標系中表示的三軸速度，

為桿臂速度輸出在導航坐標系中表示的補償項，其中，的計算如下：

其中：

代表主慣導由載體坐標系轉換至導航坐標系輸出的姿態轉換矩陣；

代表主慣導中的三軸陀螺儀所輸出的載體坐標系相對于慣性坐標系的旋轉角速度在主慣導載體坐標系中的表示；

r^bm代表主慣導質心和子慣導質心的桿臂距離在主慣導載體坐標系中的表示；

×代表向量叉乘運算；

第二步：確定主慣導與子慣導的姿態轉換關系式：

式中：

C_ref為子慣導的外參考姿態；

為主慣導由載體坐標系轉換至導航坐標系輸出的姿態轉換矩陣；

為子慣導載體坐標系到主慣導坐標系的轉換矩陣；

第三步：在得到和C_ref的基礎上，將轉換得到的子慣導的外參考輸出與子慣導真實輸出做差，得到的差值即為子慣導三軸速度誤差和子慣導三軸姿態誤差；

所述子慣導三軸速度誤差Z_V通過關系式獲取，

其中，為子慣導輸出的三軸速度在導航坐標系中的表示；

所述子慣導三軸姿態誤差Z_θ通過關系式獲取，

Z_DCM的計算關系式為

其中，為子慣導輸出由載體坐標系轉換至導航坐標系的姿態轉換矩陣。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將子慣導速度誤差與姿態誤差之間的非線性耦合關系作為濾波模型，展開濾波計算，得到子慣導的速度誤差與姿態誤差的步驟包括：

一，取子慣導的姿態誤差、速度誤差和子慣導的三軸加速度計零偏作為狀態變量，為：

式中：

為在導航坐標系下的子慣導姿態誤差，依次代表在導航坐標系X，Y，Z軸上的誤差角度；

為在導航坐標系下的子慣導速度誤差；

代表子慣導的三軸加速度計零偏；

二，確定連續情形下的狀態轉移部分非線性濾波模型，為：

其中：

，I代表3×3維數的單位矩陣；

為由載體坐標系轉換至導航坐標系的子慣導輸出的姿態轉換矩陣；

代表子慣導所敏感到的比力信息在子慣導載體坐標系下的投影；

代表子慣導所敏感到的角速度信息在子慣導載體坐標系下的投影；

與分別對應于對應的系統過程噪聲；

三，確定連續情形下的觀測向量部分非線性濾波模型，為：

其中：

Z¹代表量測值；

V¹對應于系統量測噪聲；

四，對應于二和三的連續情況下非線性濾波模型進行離散化，同時采用相應的非線性濾波算法得到在k時刻的失準角的估計結果：速度誤差的估計結果：加速度計零偏的估計結果：

利用誤差估計結果與對子慣導的計算結果進行修正，同時在修正完成后，將估計得到的姿態誤差與速度誤差與進行置零處理。