[發明專利]一種基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011451203.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112729280B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 楊英東;吳玉尚;劉世萱;陳世哲
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 馬千會

1.一種基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量裝置，包括微測量單元和多面體臺體結構，其特征在于：所述微測量單元包括三個三軸加速度計和一個三軸陀螺儀；所述三個三軸加速度計分別呈20～70°空間夾角布置，并且相互之間的夾角角度相等；所述多面體臺體結構至少有兩個相鄰側面的夾角、以及該兩個側面與其中一個底面的夾角為20～70°，且相互之間的夾角角度相等；三個三軸加速度計分別安裝在所述多面體臺體結構的相鄰兩個側面及其中一個底面上；三軸陀螺儀安裝在頂面；三個三軸加速度計用于平衡重力加速度在各個加速度計上的投影；及時的捕捉到重力加速度所測定的水平面，幫助陀螺姿態進行誤差補償。

2.根據權利要求1所述的基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量裝置，其特征在于：所述的微測量單元還包括三軸磁強計。

3.根據權利要求1所述的基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量裝置，其特征在于：所述的微測量單元還包括電路板。

4.根據權利要求1所述的基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量裝置，其特征在于：還包括處理器控制單元，所述的微測量單元與所述的處理器控制單元連接。

5.一種基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量方法，其特征在于，包括：

(1)利用如權利要求1所述的基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量裝置，獲得原始測量數據，并對原始數據進行校正；

(2)根據校正后的測量數據，采用兩個分立的卡爾曼濾波器實時計算出狀態量和

(3)對狀態量和進行計算，獲得姿態數據。

6.根據權利要求5所述的基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量方法，其特征在于，所述兩個分立的卡爾曼濾波器模型為：

其中，

分別是三軸陀螺儀校準后的測量值；

分別是三軸陀螺儀測量噪聲的方差，R_g,k為加速度計測量噪聲方差矩陣，R_m,k為磁傳感器測量噪聲方差矩陣。

7.根據權利要求6所述的基于多面體式陣列結構的微慣性姿態測量方法，其特征在于，在卡爾曼濾波融合的過程，分別計算三個三軸加速度計合力與重力加速度值的差異：α₁＝|||f₁^b||₂-g|，取最大值max(α₁,α₂,α₃)；然后統計計算出靜止時加速度計的噪聲波動幅度H，以及靜止時陀螺姿態姿態漂移的時間，將三者結合作為自適應調節濾波器K值的系數。