一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法
【專利摘要】一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法，其包括在導(dǎo)航坐標(biāo)系下建立載體基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程和基于慣性測量的角運動方程；將上一時刻的俯仰角和偏航角近似為當(dāng)時刻的俯仰角和偏航角；將當(dāng)時刻的彈體坐標(biāo)系y軸、z軸地磁測量值、俯仰角和偏航角作為基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程的輸入，解算當(dāng)時刻的滾轉(zhuǎn)角；將當(dāng)時刻陀螺對彈體坐標(biāo)系y軸、z軸角速度的測量信息，及俯仰角和滾轉(zhuǎn)角作為角運動方程的輸入，解算下一時刻的俯仰角速率和偏航角速率，然后通過對當(dāng)時刻的俯仰角速率和偏航角速率積分，計算出載體下一時刻的俯仰角和偏航角；將下一時刻作為當(dāng)時刻，重復(fù)上述過程，完成載體姿態(tài)的實時解算。該方法較好地解決了具有高角速度特征的載體的姿態(tài)解算問題。
【專利說明】一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于姿態(tài)測量領(lǐng)域，尤其涉及一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外為滿足低成本要求，大部分姿態(tài)測量器件采用MEMS陀螺作為載體。然而，對具有高角速度特征的載體測量，由于MEMS陀螺量程的限制，致使高角速度條件下精準(zhǔn)測量載體姿態(tài)成為一道難題。盡管標(biāo)定MEMS陀螺的比例因數(shù)能夠使其滿足大量程的測量范圍，但由于存在變轉(zhuǎn)速的實際情況，MEMS陀螺的測量精度仍然不值得信賴。在已公開發(fā)表的文獻中，主要通過對標(biāo)定技術(shù)研究，提高MEMS陀螺的測量精度，導(dǎo)致MEMS陀螺的應(yīng)用條件受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決高角速度特征載體的姿態(tài)解算問題，本發(fā)明提供了一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法。
[0004]該磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法包括:
(1)在導(dǎo)航坐標(biāo)系下建立載體基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程和基于慣性測量的角運動方程；
(2)將上一時刻的俯仰角和偏航角近似為當(dāng)時刻的俯仰角和偏航角；
(3)將當(dāng)時刻的彈體坐標(biāo)系_7軸、z軸地磁測量值、俯仰角、偏航角作為基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程的輸入，解算當(dāng)時刻的滾轉(zhuǎn)角；
(4)將當(dāng)時刻陀螺對彈體坐標(biāo)系_7軸、^軸角速度的測量信息，以及俯仰角、滾轉(zhuǎn)角作為角運動方程的輸入，解算下一時刻的俯仰角速率和偏航角速率，然后通過對當(dāng)時刻的俯仰角速率和偏航角速率積分，計算出載體下一時刻的俯仰角和偏航角；
(5 )將下一時刻作為當(dāng)時刻，重復(fù)(I) - (4 )過程，完成載體姿態(tài)的實時解算。
[0005]進一步的，設(shè)?-l時刻載體的俯仰角為β (?-l)，偏航角為Ψ (?-1) ；?時刻彈體坐標(biāo)系下軸地磁傳感器的測量值為Z軸地磁傳感器的測量值為，當(dāng)?shù)氐卮攀噶康拇牌菫榫卯?dāng)?shù)氐卮攀噶康拇艃A角為/ ;將?-ι時刻的俯仰角和偏航角近似為t時刻的俯仰角和偏航角，即θ {?)=θ (?-1), ψ{?) = ψ (?-1);將俯仰角θ⑴和偏航角ψ if)作為t時刻滾轉(zhuǎn)角r解算的輸入，利用基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程解算r (t)。所述滾轉(zhuǎn)角解算方程為
【權(quán)利要求】
1.一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: (1)在導(dǎo)航坐標(biāo)系下建立載體基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程和基于慣性測量的角運動方程； (2)將上一時刻的俯仰角和偏航角近似為當(dāng)時刻的俯仰角和偏航角； (3)將當(dāng)時刻的彈體坐標(biāo)系_7軸、z軸地磁測量值、俯仰角、偏航角作為基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程的輸入，解算當(dāng)時刻的滾轉(zhuǎn)角； (4)將當(dāng)時刻陀螺對彈體坐標(biāo)系_7軸、^軸角速度的測量信息，以及俯仰角、滾轉(zhuǎn)角作為角運動方程的輸入，解算下一時刻的俯仰角速率和偏航角速率，然后通過對當(dāng)時刻的俯仰角速率和偏航角速率積分，計算出載體下一時刻的俯仰角和偏航角； (5 )將下一時刻作為當(dāng)時刻，重復(fù)(I) - (4 )過程，完成載體姿態(tài)的實時解算。
2.如權(quán)利I所述的一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法，其特征在于: 設(shè)?-l時刻載體的俯仰角為偏航角為Ψ it-Y) 時刻彈體坐標(biāo)系下軸地磁傳感器的測量值為得,(0軸地磁傳感器的測量值為，當(dāng)?shù)氐卮攀噶康拇牌菫镈,當(dāng)?shù)氐卮攀噶康拇艃A角為I ;將?-l時刻的俯仰角和偏航角近似為t時刻的俯仰角和偏航角，即θ {t)=0 (?-1)，ψ{?) = ψ (?-l);將俯仰角Θ⑴和偏航角ψ⑴作為t時刻滾轉(zhuǎn)角r解算的輸入，利用基于地磁測量的滾轉(zhuǎn)角解算方程解算r (t)。
3.如權(quán)利I或2所述的一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法，其特征在于: 所述滾轉(zhuǎn)角解算方程為:
4.如權(quán)利I所述的一種磁-慣性組合捷聯(lián)測量方法，其特征在于: 所述角運動方程為:

【文檔編號】G01C21/16GK103940425SQ201410162204
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】蘇中, 張雙彪, 李興城, 李擎 申請人:北京信息科技大學(xué), 北京理工大學(xué), 北京德維創(chuàng)盈科技有限公司