[發明專利]一種基于載體姿態信息的升沉測量方法

在審

• 申請號: 202011488010.6
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112629540A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 李鵬;魏宗康;張玲;唐文浩
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G01C23/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種基于載體姿態信息的升沉測量方法，其特征在于，包括：

定期獲取載體姿態信息；其中，所述載體姿態信息包括：橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角中的至少一種；

根據所述姿態信息獲得載體隨海浪波動的頻率和幅值信息；所述載體隨海浪波動的頻率和幅值信息包括：橫搖角θ的1Hz以內的諧振主峰對應的幅值和頻率；和/或，縱搖角γ的1Hz以內的諧振主峰對應的幅值和頻率；和/或，艏搖角的1Hz以內的諧振主峰對應的幅值和頻率；

根據所述頻率和幅值信息進行濾波器設計；

根據載體垂向加速度信息，通過至少兩次濾波和兩次積分，得到載體的升沉運動信息。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，定期獲取所述載體姿態信息；其中，所述定期指在預設的一定時間范圍內獲取新的姿態信息；包括外測直接給出的姿態信息或由導航系統確定的姿態信息。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述頻率和幅值信息進行濾波器設計；其中，所述濾波器的濾波器參數包括通帶截止頻率f_p，阻帶截止頻率f_s、通帶衰減A_p、阻帶衰減A_s、截止頻率ω_c、濾波階數N，設計步驟如下：

步驟1，分別根據橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的1Hz以內最小頻率、最大頻率的諧振主峰對應的幅值，確定橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的通帶截止頻率影響因子和阻帶截止頻率影響因子；

步驟2，分別利用上述通帶截止頻率影響因子、阻帶截止頻率影響因子計算計算通帶截止頻率f_p和阻帶截止頻率f_s；

步驟3，設置通帶衰減A_p、阻帶衰減A_s；

步驟4，進行巴特沃斯低通濾波器設計，確定濾波器濾波階數N和截止頻率ω_c；

步驟5，根據濾波階數N和截止頻率ω_c確定巴特沃斯低通濾波器傳遞函數H_l(s)；

步驟6，對濾波器進行雙線性Z變換，得到轉移函數H_l(z)；

步驟7，按照下式確定高通濾波器H_h(z)：H_h(z)＝1-H_l(z)。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的通帶截止頻率影響因子計算公式如下：

其中，A_ep、A_np、A_up分別為橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的1Hz以內諧振頻率最小的諧振主峰對應的幅值；K_ep、K_np、K_up分別為橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的通帶截止頻率影響因子。

5.根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于，通帶截止頻率f_p計算公式如下：

f_p＝K_epf_ep+K_npf_np+K_upf_up

其中，f_ep、f_np、f_up分別為橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的1Hz以內諧振主峰對應的最小頻率。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的阻帶截止頻率影響因子計算公式如下：

其中，A_es、A_ns、A_us分別為橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的1Hz以內諧振頻率最大的諧振主峰對應的幅值；K_es、K_ns、K_us分別為橫搖角θ、縱搖角γ和艏搖角的阻帶截止頻率影響因子。