技術領域

本發明涉及導航和控制技術領域，尤其涉及一種載體姿態獲取方法、裝置及設備。

背景技術

姿態測量一般指利用傳感器的輸出獲得載體相對于導航坐標系的姿態數據，而姿態測量的方法可從以下幾個方面考慮：

1、以三軸速率陀螺為傳感器，利用其測量得到的姿態運動角速度進行積分運算獲得載體的姿態角。該方法動態性能較好，但缺點是長期來看精度受陀螺零偏的影響嚴重。特別是微機械陀螺的零偏變化較大，則解算出來的姿態將以時間一次方的速度產生漂移。

2、以三軸加速度計為傳感器測量重力加速度在載體坐標系上的分量，根據重力加速度在導航坐標下的分量，利用導航坐標系與載體坐標系之間轉換的方向余弦陣列建立方程組，最終獲得載體的姿態角。該方法靜態性能較好，但缺點是當載體變速運動時，加速度計的測量不但包括重力加速度還包括載體本身的加速度，此時再利用該方法計算姿態角就會產生較大的誤差。

3、以三軸磁力計為傳感器測量地磁感應強度在載體坐標系上的分量，根據地磁感應強度在導航坐標下的分量，利用導航坐標系與載體坐標系之間轉換的方向余弦陣列建立方程組，最終獲得載體的姿態角。該方法與載體的運動關系不大，但缺點是容易受外界磁干擾的影響，特別是當載體包含鐵磁性物質時，則通過磁力計就無法確定載體的絕對姿態。

發明內容

本發明實施例提出了一種載體姿態獲取方法、裝置及設備，可以解決現有技術測量環境改變時載體姿態測量不準確的問題。

在一個方面，本發明實施例提供一種載體姿態獲取方法，包括：

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。

在另一方面，本發明實施例提供一種載體姿態獲取裝置，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。

在又一方面，本發明實施例提供一種載體姿態獲取設備，包括：

三個單軸陀螺，分別用于測量載體三軸坐標系上的轉動角速度；

三個單軸加速度計，分別用于測量載體三軸坐標系上的重力加速度；

一個三軸磁傳感器，用于測量載體三軸坐標系上的載體轉動角速度；

處理器，用于執行如上文載體姿態獲取方法。

本申請有益效果如下：

本申請實施例提供了一種載體姿態獲取方法、裝置及設備，采用三軸速率陀螺、三軸加速度計以及三軸磁力計實時測量載體轉動角速度、重力加速度及地磁強度在載體三軸上的分量，并實時進行動態姿態解算，不同的狀態下采用不同的解算方法，保證解算精度，而且具有設備重量輕、便于應用的優勢。

附圖說明

下面將參照附圖描述本發明的具體實施例，其中：

圖1示出了本發明實施例一載體姿態獲取方法的流程示意圖；

圖2示出了本發明實施例二載體姿態獲取方法的流程示意圖；

圖3示出了本發明實施例二的沿載體坐標系分布的傳感器的示意圖；

圖4示出了本發明實施例三的載體姿態獲取裝置的示意圖；

圖5示出了本發明實施例四的載體姿態獲取設備的示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖對本發明的示例性實施例進行進一步詳細的說明，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是所有實施例的窮舉。并且在不沖突的情況下，本說明中的實施例及實施例中的特征可以互相結合。

本發明實施例提供的載體姿態獲取方法、裝置及設備，采用三軸速率陀螺、三軸加速度計以及三軸磁力計實時測量載體轉動角速度、重力加速度及地磁強度在載體三軸上的分量，并實時進行動態姿態解算，保證解算精度，而且具有設備重量輕、便于應用的優勢。

如圖1所示，本發明實施例一的載體姿態獲取方法包括下述步驟：

步驟10，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；

步驟20，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。