[發(fā)明專利]基于正向-反向回溯對準的加速度計常值漂移估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110329408.3
• 申請日: 2021-03-28
• 公開（公告）號: CN113074755B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉錫祥;黃永江;王子璇;蒲文浩;馬曉爽;盛廣潤
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01P21/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.基于正向-反向回溯對準的加速度計常值漂移估計方法，其特征在于，具體方法如下：

(1)獲取并存儲傳感器實時數(shù)據(jù)，具體包括陀螺儀和加速度計的輸出數(shù)據(jù)；

(2)進行基于遞推最小二乘尋優(yōu)重力視運動參數(shù)、加速度計常值漂移的參數(shù)尋優(yōu)，并存儲中間變量；

步驟(2)中包含加速度計常值漂移在內(nèi)的重力視運動模型具體為：

式中，A_ij為重構參數(shù)；ω_ie表示地球自轉角速度；表示載體系相對初始時刻載體坐標系變化的方向余弦矩陣；t表示當前時間；為加速度計的量測常值漂移值，為加速度計的測量值，上式進一步整理為：

HX＝Z

式中，λ＝[cos(ω_iet) sin(ω_iet) 1]，

步驟(2)中未知參數(shù)X的辨識方法采用的是遞推最小二乘法，具體迭代計算方法如下：

式中，K_k表示增益矩陣；P_k表示狀態(tài)向量協(xié)方差陣；R_k表示量測噪聲陣；Z_k表示量測方程；H_k表示量測矩陣；I為3×3的單位矩陣；

(3)利用存儲的中間變量進行正向-反向回溯初始對準與加速度計常值漂移估計；

步驟(3)中正向-反向回溯循環(huán)算法具體如下所述：

在t₀→t_n時間區(qū)間內(nèi)，SINS儀表進行正常的儀表數(shù)據(jù)采集，獲得加速度計測量值與陀螺測量值，并存儲；同時進行陀螺姿態(tài)矩陣更新獲得每時每刻的將加速度計測量值投影至i_b0系下獲得Z，進行量測更新，按遞推最小二乘法重構流程進行參數(shù)辨識，完成后，反向利用存儲的數(shù)據(jù)，新的循環(huán)周期作用時間區(qū)間在t_n→t₀，直接在t_n的姿態(tài)角矩陣基礎上繼續(xù)累加，此時需要將陀螺儀輸出的角加速度信息取反，依次循環(huán)往復直至設定的循環(huán)次數(shù)；

(4)將參數(shù)辨識的結果利用矢量定姿的方法完成姿態(tài)角的解算，完成初始對準；

步驟(4)中的利用矢量定姿的方法如下所述，是選取重力加速度信息在慣性系的投影值進行矢量的幾何運算得到導航坐標系的“東-北-天”向的單位向量，進而求解其表示為最終結合利用下式得到姿態(tài)轉移矩陣，完成初始對準：

式中，表示初始時刻載體坐標系相對導航坐標系變化的方向余弦矩陣；

(5)正向-反向回溯的次數(shù)設置為N，循環(huán)次數(shù)根據(jù)實際需要設置，當前循環(huán)次數(shù)為k，設定若kN，則重復上述步驟(3)至步驟(5)，直至回溯解算過程結束。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于正向-反向回溯對準的加速度計常值漂移估計方法，其特征在于，步驟(2)中遞推最小二乘法參數(shù)尋優(yōu)的初始值設置如下：

P₀＝100000×diag[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]；R_k＝0.0001×diag[1 1 1]；X₀＝0.1×diag[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于正向-反向回溯對準的加速度計常值漂移估計方法，其特征在于，步驟(2)中加速度計常值漂移誤差的估計是在角加速度激勵的條件完成的，載體的運動狀態(tài)為晃動基座條件。