[發(fā)明專利]一種基于光纖捷聯(lián)羅經技術的載體姿態(tài)確定方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210187025.8 | 申請日: | 2012-06-06 |
| 公開(公告)號: | CN102706349A | 公開(公告)日: | 2012-10-03 |
| 發(fā)明(設計)人: | 孫偉;徐愛功;高揚 | 申請(專利權)人: | 遼寧工程技術大學 |
| 主分類號: | G01C21/16 | 分類號: | G01C21/16 |
| 代理公司: | 暫無信息 | 代理人: | 暫無信息 |
| 地址: | 123000 遼寧省*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 基于 光纖 羅經 技術 載體 姿態(tài) 確定 方法 | ||
1.一種基于光纖捷聯(lián)羅經技術的載體姿態(tài)確定方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)利用全球定位系統(tǒng)GPS確定載體的初始位置參數(shù),將它們裝訂至導航計算機中;
(2)光纖陀螺捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)進行預熱,然后采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的數(shù)據(jù);
(3)對采集到的光纖陀螺儀和石英加速度計的數(shù)據(jù)進行處理;
(4)將三個加速度計測量的載體加速度?轉換到慣性系上得到加速度?
其中,?表示載體坐標系向慣性坐標系的轉換矩陣,根據(jù)陀螺儀的輸出,利用四元數(shù)法對矩陣?進行實時更新,為下一周期的運算提供參數(shù);?中包含兩部分:重力加速度g和其他加速度(有害加速度和機動加速度)。有害加速度和機動加速度在慣性系內也將因?變化十分劇烈,變化頻段處于比較高的頻率;重力加速度g在慣性系內作圓錐慢漂運動(如附圖2),變化十分緩慢,周期在20小時左右,變化頻段處于比較低的頻率。
(5)設計低通濾波器實現(xiàn)對重力加速度的獲取。
設計低通濾波器,綜合考慮低通特性、延時大小等因素,設定濾除加速度計信號濾波器的過渡帶分別為[0.01Hz,0.02Hz]。
利用重力加速度信息在基座慣性系呈現(xiàn)出慢圓錐變化這一特性,采取低通濾波技術對慣性系下的加速度信息?進行處理,濾除載體由于搖擺及蕩運動產生的干擾角速度和加速度,得到相對純凈的重力加速度gi,其獲取流程如附圖3。
(6)將獲取的重力加速度信息gi在慣性系內進行投影?由投影進行計算得到α、β。
由α、β確定的旋轉矩陣分別為:
由C1、C2可得到慣性系和地理系之間的變換矩陣?
由陀螺得到的角速度在慣性空間內對?進行實時更新得到:
其中,?為?的反對稱矩陣。通過上述實時計算,地理系和載體系間的捷聯(lián)矩陣?
又因為
所以根據(jù)捷聯(lián)矩陣?可確定載體航向角?俯仰角θ、傾斜角γ主值:
航向角?定義域為(0°,360°),俯仰角θ定義域為(-90°,90°),傾斜角γ定義域為(-180°,180°),得到載體姿態(tài)真值:
θ=θ主
。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖捷聯(lián)羅經技術的載體姿態(tài)確定方法,其特征在于?所述的將三個加速度計測量的載體加速度?轉換到慣性系上得到加速度?
其中,?表示載體坐標系向慣性坐標系的轉換矩陣,根據(jù)陀螺儀的輸出,利用四元數(shù)法對矩陣?進行實時更新,為下一周期的運算提供參數(shù);?中包含兩部分:重力加速度g和其他加速度(有害加速度和機動加速度)。有害加速度和機動加速度在慣性系內也將因?變化十分劇烈,變化頻段處于比較高的頻率;重力加速度g在慣性系內作圓錐慢漂運動,變化十分緩慢,周期在20小時左右,變化頻段處于比較低的頻率。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖捷聯(lián)羅經技術的載體姿態(tài)確定方法,其特征在于所述的設計低通濾波器實現(xiàn)對重力加速度的獲取;
設計低通濾波器,綜合考慮低通特性、延時大小等因素,設定濾除加速度計信號濾波器的過渡帶分別為[0.01Hz,0.02Hz]。
利用重力加速度信息在基座慣性系呈現(xiàn)出慢圓錐變化這一特性,采取低通濾波技術對慣性系下的加速度信息?進行處理,濾除載體由于搖擺及蕩運動產生的干擾角速度和加速度,得到相對純凈的重力加速度gi。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于光纖捷聯(lián)羅經技術的載體姿態(tài)確定方法,其特征在于所述的將獲取的重力加速度信息gi在慣性系內進行投影?由投影進行計算得到α、β;
由α、β確定的旋轉矩陣分別為:
由C1、C2可得到慣性系和地理系之間的變換矩陣?
由陀螺得到的角速度在慣性空間內對?進行實時更新得到:
其中,?為?的反對稱矩陣。通過上述實時計算,地理系和載體系間的捷聯(lián)矩陣?
又因為
所以根據(jù)捷聯(lián)矩陣?可確定載體航向角?俯仰角θ、傾斜角γ主值:
航向角?定義域為(0°,360°),俯仰角θ定義域為(-90°,90°),傾斜角γ定義域為(-180°,180°),得到載體姿態(tài)真值:
θ=θ主
。
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