[發明專利]一種原子陀螺導航系統及其導航解算方法

有效

• 申請號: 202110389524.4
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113203415B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 蔡慶中;涂勇強;楊功流;李健;張博雅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/20
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

1.一種基于原子陀螺導航系統的導航解算方法，其特征在于，步驟為：

S1、構建地心慣性坐標系、地心固定地球坐標系、本地地理坐標系、運載體坐標系、平臺坐標系、三軸加速度計組合件坐標系和導航解算坐標系；

S2、定義導航參數及相關物理量；其中，導航參數包括地理經度、地理緯度、地理高度、北速、東速、垂速和運載體姿態角；相關物理量包括平臺姿態角和加速度計安裝失準角；

S3、求解原子陀螺導航系統的位置和速度，并解算出運載體的地理經度、地理緯度、地理高度、北速、東速和垂速；

其中，原子陀螺導航系統的v^e和r^e在e系中的統一解算方程為：

式中，r^e為在e系中由地心指向運載體的位置矢量；v^e為在e系中對地速度矢量；f^e為在e系中比力矢量；為在e系中地球自轉角速度矢量；g^e為在e系中重力加速度矢量；為r^e對時間t的一階導數；為v^e對時間t的一階導數；

S4、根據步驟S3得到的導航參數解算出運載體姿態角；步驟S4的具體步驟為：

根據步驟S2定義的運載體姿態角，得到b系到n系的坐標轉換陣

式中，ψ為航向角、φ為橫搖角，θ為縱搖角；

另外，根據坐標轉換關系，又有：式中，為b系到p系的轉換矩陣，由框架角定義計算得到：

式中，q為外環軸轉角、h_m為中環軸轉角、β為內環軸轉角，S_t為臺體軸轉角；

為p系到e系的轉換矩陣，由下式得到：

為e系到n系的轉換矩陣，由下式得到：

式中，L為地理緯度，為相對經度；

通過上面各式，得到中9個元素的值，若記的9個元素分別為：第1行第1列元素為C₁₁；第1行第2列元素為C₁₂；第1行第3列元素為C₁₃；第2行第1列元素為C₂₁；第2行第2列元素為C₂₂；第2行第3列元素為C₂₃；第3行第1列元素為C₃₁；第3行第2列元素為C₃₂；第3行第3列元素為C₃₃；9個元素組成的為：

進而，根據得到運載體姿態角的計算式為：

至此，通過上面各式即可實現實時解算出運載體的姿態角。