[發明專利]一種載體姿態獲取方法、裝置及設備在審
| 申請號: | 201710195503.2 | 申請日: | 2017-03-29 |
| 公開(公告)號: | CN107167127A | 公開(公告)日: | 2017-09-15 |
| 發明(設計)人: | 閆浚;周磊;顏楓;謝繼紅;王石磊;孟濤;劉斌;陸振洵;張毅;黃卓偉;宋吉濤;韓錚 | 申請(專利權)人: | 中央電視臺;北京泰和中怡技術發展有限公司 |
| 主分類號: | G01C21/08 | 分類號: | G01C21/08;G01C21/16 |
| 代理公司: | 北京新知遠方知識產權代理事務所(普通合伙)11397 | 代理人: | 艾鳳英 |
| 地址: | 100789 北京市朝陽*** | 國省代碼: | 北京;11 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 載體 姿態 獲取 方法 裝置 設備 | ||
1.一種載體姿態獲取方法,其特征在于包括下述步驟:
實時獲得載體轉動角速度、載體重力加速度和載體磁場強度在載體三軸坐標系上的分量;
根據所述載體轉動角速度、載體重力加速度和載體磁場強度在載體三軸坐標系上的分量的變化情況,構造相應的矩陣進行載體姿態解算。
2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述根據所述載體轉動角速度、載體重力加速度和載體磁場強度在載體三軸坐標系上的分量的變化情況,構造相應的矩陣進行載體姿態解算的步驟中:
當載體轉動角速度、載體重力加速度和載體磁場強度在載體三軸坐標系上的分量均未變化時,通過下述方程進行載體姿態測量獲得姿態角qe以及陀螺的零偏ΔB:
狀態方程:X(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t);
觀測方程:Z(t)=H(t)X(t)+V(t);
狀態量:
其中,所述Z(t)為測量量矩陣,由所述三軸坐標系上的三個所述重力加速度值、三個所述角速度值和三個所述磁場強度值構成,所述H(t)為測量函數矩陣,由所述三軸坐標系上的三個所述重力加速度值、三個所述角速度值和三個所述磁場強度的測量關系函數構成,所述V(t)為測量噪聲矩陣,所述X(t)為由所述載體的所述姿態角和所述陀螺零偏構成的狀態矩陣,所述F(t)為由當前狀態轉移到下一狀態的函數解算關系因子構成的狀態轉移函數,所述G(t)為包含控制的目標參量的控制矩陣,所述W(t)為系統噪聲,其中所述t為時間變量。
3.如權利要求2所述的方法,其特征在于,所述根據所述載體轉動角速度、載體重力加速度和載體磁場強度在載體三軸坐標系上的分量的變化情況,構造相應的矩陣進行載體姿態解算的步驟中:
當所述載體磁場強度和/或所述載體重力加速度發生變化時,針對所述測量量矩陣Z(t)和所述狀態矩陣X(t)進行矩陣重構,重構后的矩陣中的所述載體磁場強度和/或所述載體重力加速度的三軸分量不再參與計算,利用重構后的矩陣帶入所述方程中計算姿態角qe以及陀螺的零偏ΔB。
4.如權利要求2所述的方法,其特征在于,所述三軸坐標系為載體的空間三維坐標系。
5.一種載體姿態獲取裝置,其特征在于,包括:
載體參量獲取單元,用于實時獲得所述載體轉動角速度、載體重力加速度和載體磁場強度在載體三軸坐標系上的分量;
參量變化判斷單元,用于判斷所述載體磁場強度和/或載體重力加速度是否發生變化;
載體姿態解算單元,用于根據所述參量變化判斷單元的判斷結果構造相應的矩陣進行載體姿態解算。
6.如權利要求5所述的裝置,其特征在于,所述載體姿態解算單元未接收到所述參量變化判斷單元的判斷結果時,利用下述方程進行所述載體的姿態解算,獲得姿態角qe以及陀螺的零偏ΔB:
狀態方程:X(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t);
觀測方程:Z(t)=H(t)X(t)+V(t);
狀態量:
其中,所述Z(t)為測量量矩陣,由所述三軸坐標系上的三個所述重力加速度值、三個所述角速度值和三個所述磁場強度值構成,所述H(t)為測量函數矩陣,由所述三軸坐標系上的三個所述重力加速度值、三個所述角速度值和三個所述磁場強度的測量關系函數構成,所述V(t)為測量噪聲矩陣,所述X(t)為由所述載體的所述姿態角和所述陀螺零偏構成的狀態矩陣,所述F(t)為由當前狀態轉移到下一狀態的函數解算關系因子構成的狀態轉移函數,所述G(t)為包含控制的目標參量的控制矩陣,所述W(t)為系統噪聲,其中所述t為時間變量。
7.如權利要求6所述的裝置,其特征在于,當所述載體姿態解算單元接收到所述參量變化判斷單元的所述載體磁場強度和/或所述載體重力加速度發生變化的判斷結果時,針對所述測量量矩陣Z(t)和所述狀態矩陣X(t)進行矩陣重構,重構后的矩陣中的所述載體磁場強度和/或所述載體重力加速度的三軸分量不再參與計算,利用重構后的矩陣帶入所述方程中計算姿態角qe以及陀螺的零偏ΔB。
8.如權利要求5所述的裝置,其特征在于,所述三軸坐標系為載體的空間三維坐標系。
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