[發(fā)明專利]基于正向-反向回溯對準(zhǔn)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(shè)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(quán)）人： | 東南大學(xué) |
| 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 |
| 地址： | 210096 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 正向 反向 回溯 對準(zhǔn) 加速度計 漂移 估計 方法 | ||
本發(fā)明公開了基于正向?反向回溯對準(zhǔn)的加速度計常值漂移估計方法，方法包括以下步驟：首先，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)；然后，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；通過利用存儲的中間變量進行正向?反向回溯初始對準(zhǔn)與加速度計常值漂移估計，最終將參數(shù)辨識的結(jié)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(zhǔn)。本發(fā)明提供一種基于正向?反向回溯對準(zhǔn)的加速度計常值漂移估計方法，該算法有效解決了對準(zhǔn)速度和精度之間的矛盾，使得少量數(shù)據(jù)也能獲得高的對準(zhǔn)精度，具有對準(zhǔn)速度快的優(yōu)點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)領(lǐng)域，尤其涉及基于正向-反向回溯對準(zhǔn)的加速度計常值漂移估計方法，適用于載體無線運動搖擺激勵條件下，完成初始對準(zhǔn)并估計出加速度計常值漂移。
背景技術(shù)
慣性導(dǎo)航是一種基于加速度計和陀螺儀輸出的數(shù)據(jù)進行積分運算，進而獲得系統(tǒng)的姿態(tài)、位置信息的技術(shù)，由于積分運算帶來了誤差的累積，因此實現(xiàn)對儀表誤差的估計對精度的提升起決定性作用。基于重力視運動重構(gòu)的慣性系對準(zhǔn)方法能在晃動激勵條件下估計出加速度計的常值誤差，實現(xiàn)自對準(zhǔn)，但是需要延長辨識時間來提升對準(zhǔn)精度。申請?zhí)枮?02011267475.9(一種基于窗循環(huán)的加速度計零偏迭代估計方法及系統(tǒng))采用結(jié)合窗循環(huán)算法提高觀測數(shù)據(jù)利用率，其具有良好的時間敏感性，可以避免長時間辨識帶來系統(tǒng)誤差，其參數(shù)辨識均值靠近均值，但是方差略大。回溯算法能提高數(shù)據(jù)利用率，縮短對準(zhǔn)時間的同時提升對準(zhǔn)精度，參數(shù)辨識的方差較小。本發(fā)明提出一種基于正向-反向回溯對準(zhǔn)的加速度計常值漂移估計方法，用足夠短的數(shù)據(jù)得到足夠高的估計精度。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提供載體無線運動條件下的姿態(tài)、加速度計常值漂移估計方法。該算法是在晃動激勵條件提出一種基于正向-反向回溯對準(zhǔn)的加速度計常值漂移估計方法，解決對準(zhǔn)速度和精度之間的矛盾問題。
技術(shù)方案：為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：基于正向-反向回溯對準(zhǔn)的加速度計常值漂移估計方法，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，Aij為重構(gòu)參數(shù)；ωie表示地球自轉(zhuǎn)角速度；表示載體系相對初始時刻載體坐標(biāo)系變化的方向余弦矩陣；t表示當(dāng)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(ωiet)sin(ωiet)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，Kk表示增益矩陣；Pk表示狀態(tài)向量協(xié)方差陣；Rk表示量測噪聲陣；Zk表示量測方程；Hk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(zhǔn)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：
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