[發明專利]一種多加速度計慣導系統的組合導航方法

有效

• 申請號: 202110320397.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113267183B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 周一覽;趙帥;舒曉武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種多加速度計慣導系統的組合導航方法，屬于慣性導航領域。所述的多加速度計慣導系統包括一體化三軸陀螺、三軸中心加速度計、三軸輔助加速度計和數據采集處理板；所述的一體化三軸陀螺位于載體中心位置，所述的三軸中心加速度計、三軸輔助加速度計分別安裝在一體化三軸陀螺的三個坐標軸正、負方向上，通過數據采集處理板采集三軸陀螺與加速度計的輸出信號。通過本發明能夠實現對慣導系統運動狀態的判斷，根據運動狀態判斷是否進行多加速度計動態補償；通過額外添加的三加速度計，將利用加速度計桿臂效應解算出的載體角速度與陀螺輸出的載體角速度相融合，實現了高動態運動狀態下的慣導系統導航精度的提升。

技術領域

本發明屬于慣性導航領域，具體涉及一種多加速度計慣導系統的組合導航方法。

技術背景

慣導系統中一般使用三個相互垂直的加速度計和與之分別對齊的三個相互垂直的陀螺儀，通過測量載體相對慣性空間的線運動參數，并根據初始信息條件下解算出載體姿態、速度和位置等信息，其工作不依賴于任何外界信息，在自動駕駛、武器制導、航空航天等領域都有著重要作用。傳統的慣導系統使用三個陀螺儀和三個加速度計，載體的三軸角運動信息由陀螺儀提供，而陀螺儀在高動態場景下角速度測量精度下降，且高精度陀螺儀由于結構和電路復雜，造價昂貴。相比之下高精度加速度計的制造難度與成本要低很多，具備更高的動態范圍，因此通過使用多加速度計提供角速率信息是降低慣導系統成本的可行方案。而目前研究主要集中在無陀螺慣導系統，其中角速率信息完全由加速度計提供，但是魯棒性及精度不高，難以得到大規模應用。

因此本發明提供了一種多加速度計慣導系統的組合導航方法，在載體高動態的運動情況下利用卡爾曼濾波，將利用加速度計桿臂效應解算出的載體角速度與陀螺輸出的載體角速度相融合，改善了大動態場景下慣導系統的導航精度，其成本遠低于使用更高精度的陀螺儀。

發明內容

本發明的目的是提供一種多加速度計慣導系統的組合導航方法，改善了大動態場景下慣導系統的導航精度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種多加速度計慣導系統的組合導航方法，所述的多加速度計慣導系統包括一體化三軸陀螺、三軸中心加速度計、三軸輔助加速度計和數據采集處理板；所述的一體化三軸陀螺位于載體中心位置，所述的三軸中心加速度計分別安裝在一體化三軸陀螺的三個坐標軸正方向上，所述的三軸輔助加速度計分別安裝在一體化三軸陀螺的三個坐標軸負方向上，所述的一體化三軸陀螺、三軸中心加速度計、三軸輔助加速度計的信號輸出端連接數據采集處理板；

所述的組合導航方法包括：

1)通過數據采集處理板同步采集多加速度計慣導系統中的三軸中心加速度計、三軸輔助加速度計輸出的比力值，以及一體化三軸陀螺輸出的載體三軸角速度值；

2)根據一體化三軸陀螺輸出的載體三軸角速度值判斷多加速度計慣導系統的運動狀態，若三軸角速度值大于閾值，則判斷為處于高運動狀態，進入步驟3)，利用多加速度計對三軸角速度值進行動態補償；否則，判斷為處于低運動狀態，將一體化三軸陀螺輸出的載體三軸角速度值作為最終角速度值，進入步驟4)；

3)將利用加速度計桿臂效應解算出的載體三軸角速度值與一體化三軸陀螺輸出的載體三軸角速度值相融合，得到姿態角修正值作為最終動態補償后的角速度值，進入步驟4)；

4)利用三軸中心加速度計、三軸輔助加速度計輸出的比力值，計算載體中心的三軸比力，與低運動狀態下一體化三軸陀螺輸出的載體三軸角速度值或高運動狀態下步驟3)得到的姿態角修正值進行組合導航更新。

與現有技術相比，本發明具備的有益效果是：實現了對慣導系統運動狀態的判斷，根據運動狀態判斷是否進行多加速度計動態補償；通過額外添加的三加速度計，將利用加速度計桿臂效應解算出的載體角速度與陀螺輸出的載體角速度相融合，實現了高動態運動狀態下的慣導系統導航精度的提升。

附圖說明