一種磁-慣性組合捷聯測量方法
【專利摘要】一種磁-慣性組合捷聯測量方法，其包括在導航坐標系下建立載體基于地磁測量的滾轉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時刻的俯仰角和偏航角；將當時刻的彈體坐標系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角解算方程的輸入，解算當時刻的滾轉角；將當時刻陀螺對彈體坐標系y軸、z軸角速度的測量信息，及俯仰角和滾轉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；將下一時刻作為當時刻，重復上述過程，完成載體姿態的實時解算。該方法較好地解決了具有高角速度特征的載體的姿態解算問題。
【專利說明】一種磁-慣性組合捷聯測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于姿態測量領域，尤其涉及一種磁-慣性組合捷聯測量方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內外為滿足低成本要求，大部分姿態測量器件采用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測量載體姿態成為一道難題。盡管標定MEMS陀螺的比例因數能夠使其滿足大量程的測量范圍，但由于存在變轉速的實際情況，MEMS陀螺的測量精度仍然不值得信賴。在已公開發表的文獻中，主要通過對標定技術研究，提高MEMS陀螺的測量精度，導致MEMS陀螺的應用條件受限。

【發明內容】

[0003]為了解決高角速度特征載體的姿態解算問題，本發明提供了一種磁-慣性組合捷聯測量方法。
[0004]該磁-慣性組合捷聯測量方法包括:
(1)在導航坐標系下建立載體基于地磁測量的滾轉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時刻的俯仰角和偏航角；
(3)將當時刻的彈體坐標系_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角解算方程的輸入，解算當時刻的滾轉角；
(4)將當時刻陀螺對彈體坐標系_7軸、^軸角速度的測量信息，以及俯仰角、滾轉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 )將下一時刻作為當時刻，重復(I) - (4 )過程，完成載體姿態的實時解算。
[0005]進一步的，設?-l時刻載體的俯仰角為β (?-l)，偏航角為Ψ (?-1) ；?時刻彈體坐標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，當地地磁矢量的磁偏角為久當地地磁矢量的磁傾角為/ ;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時刻滾轉角r解算的輸入，利用基于地磁測量的滾轉角解算方程解算r (t)。所述滾轉角解算方程為
【權利要求】
1.一種磁-慣性組合捷聯測量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: (1)在導航坐標系下建立載體基于地磁測量的滾轉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時刻的俯仰角和偏航角； (3)將當時刻的彈體坐標系_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角解算方程的輸入，解算當時刻的滾轉角； (4)將當時刻陀螺對彈體坐標系_7軸、^軸角速度的測量信息，以及俯仰角、滾轉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 )將下一時刻作為當時刻，重復(I) - (4 )過程，完成載體姿態的實時解算。
2.如權利I所述的一種磁-慣性組合捷聯測量方法，其特征在于: 設?-l時刻載體的俯仰角為偏航角為Ψ it-Y) 時刻彈體坐標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，當地地磁矢量的磁偏角為D,當地地磁矢量的磁傾角為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時刻滾轉角r解算的輸入，利用基于地磁測量的滾轉角解算方程解算r (t)。
3.如權利I或2所述的一種磁-慣性組合捷聯測量方法，其特征在于: 所述滾轉角解算方程為:
4.如權利I所述的一種磁-慣性組合捷聯測量方法，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 優先權日:2014年4月22日
【發明者】蘇中, 張雙彪, 李興城, 李擎 申請人:北京信息科技大學, 北京理工大學, 北京德維創盈科技有限公司