专利名称：一种消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法
技术领域：
本发明属于惯导标定技术领域，具体涉及一种消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法。
背景技术：
在捷联惯导系统系统级标定方案中，通常需要在转台处于静止状态时进行对准，以获取静止状态结束时刻的惯导系统姿态。然而在实际工程应用中，电动转台锁定时通常处于一种微小抖动状态。此时经典的初始对准方法解算得到的姿态矩阵并不是最后时刻的惯导系统姿态矩阵，这将影响惯导系统、特别是高精度惯导系统的标定精度 。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于高精度惯导系统系统级标定过程中，消除转台抖动因素影响的对准方法。本发明的技术方案如下所述一种消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法，该方法首先利用陀螺信息实时跟踪惯导系统由于转台抖动引入的姿态运动，建立实时载体坐标系与起始时刻载体坐标系之间的方向余弦矩阵；然后利用该矩阵将加速度计输出值进行投影并积分，同时利用已知的地球自转信息和纬度信息计算起始时刻地球坐标系下的重力加速度积分，构建起始时刻载体坐标系和起始时刻地球坐标系下的加速度积分矩阵，解算出两个坐标系之间的方向余弦矩阵；继而得到实时载体坐标系与地理坐标系之间的姿态矩阵，即静止状态结束时刻的姿态信息，消除转台抖动给高精度惯导系统系统级标定带来的不利影响。作为优选方案，建立实时载体坐标系与起始时刻载体坐标系之间的方向余弦矩阵具体包括以下步骤首先跟踪惯导系统由于转台抖动以及地球自转引起的姿态运动，利用陀螺实时输出的角增量信息△ e，更新实时载体坐标系bt与起始时刻载体坐标系bo之间的方向余弦矩阵C;初始时刻=/，I为维数是3X3的单位矩阵，对应的四元数Qtl为Q0 = [q0 q: q2 q3] = [1 0 0 0](I)利用四元数毕卡算法，求解实时四元数
a+1=(/ +子)a(2)式中
权利要求
1.一种消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法，其特征在于该方法首先利用陀螺信息实时跟踪惯导系统由于转台抖动引入的姿态运动，建立实时载体坐标系与起始时刻载体坐标系之间的方向余弦矩阵；然后利用该矩阵将加速度计输出值进行投影并积分，同时利用已知的地球自转信息和纬度信息计算起始时刻地球坐标系下的重力加速度积分，构建起始时刻载体坐标系和起始时刻地球坐标系下的加速度积分矩阵，解算出两个坐标系之间的方向余弦矩阵；继而得到实时载体坐标系与地理坐标系之间的姿态矩阵，即静止状态结束时刻的姿态信息，消除转台抖动给高精度惯导系统系统级标定带来的不利影响。
2.根据权利要求1所述的消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法，其特征在于建立实时载体坐标系与起始时刻载体坐标系之间的方向余弦矩阵具体包括以下步骤 首先跟踪惯导系统由于转台抖动以及地球自转引起的姿态运动，利用陀螺实时输出的角增量信息△ Θ，更新实时载体坐标系bt与起始时刻载体坐标系bO之间的方向余弦矩阵Cbo . 初始时刻= /，I为维数是3X3的单位矩阵，对应的四元数Qtl为
3.根据权利要求2所述的消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法，其特征在于建立起始时刻载体坐标系和起始时刻地球坐标系之间的方向余弦矩阵具体包括以下步骤 利用该方向余弦矩阵，将加速度计的输出信息从实时载体坐标系bt投影到起始时刻载体坐标系bO
4.根据权利要求3所述的消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法，其特征在于对准时间N = 180秒。
5.根据权利要求3或4所述的消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法，其特征在于获取静止状态结束时刻姿态信息的步骤如下所述利用已知的地球自转信息和纬度信息，得 cos Z - sin Z OI OOCnet - sin Z cos Z O ,Cf0 = O cos(Q/) sin(Q/)(9) 00 10 - sin(Q/) cos(Q/) 式中 C表示实时地球坐标系(记为et系)与地理坐标系(记为η系)之间的方向余弦矩阵； C=表示实时地球坐标系et与起始时刻地球坐标系eO之间的方向余弦矩阵； 然后得到实时载体坐标系bt与地理坐标系η之间的方向余弦矩阵Cu =CnetCTtlCb:(10) Cnbt:实时载体坐标系bt与地理坐标系η之间的方向余弦矩阵； G即静止状态结束时刻的姿态信息。
全文摘要
本发明属于惯导标定技术领域，具体涉及一种消除高精度惯导系统标定中转台抖动影响的方法。本发明的方法首先建立实时载体坐标系与起始时刻载体坐标系之间的方向余弦矩阵；然后构建起始时刻载体坐标系和起始时刻地球坐标系之间的方向余弦矩阵；继而得到实时载体坐标系与地理坐标系之间的姿态矩阵，即静止状态结束时刻的姿态信息。本发明解决了高精度惯导系统系统级标定过程中，转台抖动因素影响标定精度的技术问题。本发明利用陀螺的输出信息，实时跟踪惯导系统由于转台抖动引起的姿态变化，消除了转台抖动带来的不利影响，提高了惯导系统标定精度，同时降低了标定过程中对转台锁定精度的要求。
文档编号G01C25/00GK102997932SQ20111027345
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者尚克军, 徐策, 王子静, 徐丹, 李文耀, 张凌宇, 王黎斌, 扈光锋, 周祖洋, 刘辉, 谢仕民, 李邦清, 刘峰 申请人:北京自动化控制设备研究所