一种磁-惯性组合捷联测量方法
【专利摘要】一种磁-惯性组合捷联测量方法，其包括在导航坐标系下建立载体基于地磁测量的滚转角解算方程和基于惯性测量的角运动方程；将上一时刻的俯仰角和偏航角近似为当时刻的俯仰角和偏航角；将当时刻的弹体坐标系y轴、z轴地磁测量值、俯仰角和偏航角作为基于地磁测量的滚转角解算方程的输入，解算当时刻的滚转角；将当时刻陀螺对弹体坐标系y轴、z轴角速度的测量信息，及俯仰角和滚转角作为角运动方程的输入，解算下一时刻的俯仰角速率和偏航角速率，然后通过对当时刻的俯仰角速率和偏航角速率积分，计算出载体下一时刻的俯仰角和偏航角；将下一时刻作为当时刻，重复上述过程，完成载体姿态的实时解算。该方法较好地解决了具有高角速度特征的载体的姿态解算问题。
【专利说明】一种磁-惯性组合捷联测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于姿态测量领域，尤其涉及一种磁-惯性组合捷联测量方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内外为满足低成本要求，大部分姿态测量器件采用MEMS陀螺作为载体。然而，对具有高角速度特征的载体测量，由于MEMS陀螺量程的限制，致使高角速度条件下精准测量载体姿态成为一道难题。尽管标定MEMS陀螺的比例因数能够使其满足大量程的测量范围，但由于存在变转速的实际情况，MEMS陀螺的测量精度仍然不值得信赖。在已公开发表的文献中，主要通过对标定技术研究，提高MEMS陀螺的测量精度，导致MEMS陀螺的应用条件受限。
【发明内容】
[0003]为了解决高角速度特征载体的姿态解算问题，本发明提供了一种磁-惯性组合捷联测量方法。
[0004]该磁-惯性组合捷联测量方法包括:
(1)在导航坐标系下建立载体基于地磁测量的滚转角解算方程和基于惯性测量的角运动方程；
(2)将上一时刻的俯仰角和偏航角近似为当时刻的俯仰角和偏航角；
(3)将当时刻的弹体坐标系_7轴、z轴地磁测量值、俯仰角、偏航角作为基于地磁测量的滚转角解算方程的输入，解算当时刻的滚转角；
(4)将当时刻陀螺对弹体坐标系_7轴、^轴角速度的测量信息，以及俯仰角、滚转角作为角运动方程的输入，解算下一时刻的俯仰角速率和偏航角速率，然后通过对当时刻的俯仰角速率和偏航角速率积分，计算出载体下一时刻的俯仰角和偏航角；
(5 )将下一时刻作为当时刻，重复(I) - (4 )过程，完成载体姿态的实时解算。
[0005]进一步的，设?-l时刻载体的俯仰角为β (?-l)，偏航角为Ψ (?-1) ；?时刻弹体坐标系下轴地磁传感器的测量值为Z轴地磁传感器的测量值为，当地地磁矢量的磁偏角为久当地地磁矢量的磁倾角为/ ;将?-ι时刻的俯仰角和偏航角近似为t时刻的俯仰角和偏航角，即θ {?)=θ (?-1), ψ{?) = ψ (?-1);将俯仰角θ⑴和偏航角ψ if)作为t时刻滚转角r解算的输入，利用基于地磁测量的滚转角解算方程解算r (t)。所述滚转角解算方程为
【权利要求】
1.一种磁-惯性组合捷联测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (1)在导航坐标系下建立载体基于地磁测量的滚转角解算方程和基于惯性测量的角运动方程； (2)将上一时刻的俯仰角和偏航角近似为当时刻的俯仰角和偏航角； (3)将当时刻的弹体坐标系_7轴、z轴地磁测量值、俯仰角、偏航角作为基于地磁测量的滚转角解算方程的输入，解算当时刻的滚转角； (4)将当时刻陀螺对弹体坐标系_7轴、^轴角速度的测量信息，以及俯仰角、滚转角作为角运动方程的输入，解算下一时刻的俯仰角速率和偏航角速率，然后通过对当时刻的俯仰角速率和偏航角速率积分，计算出载体下一时刻的俯仰角和偏航角； (5 )将下一时刻作为当时刻，重复(I) - (4 )过程，完成载体姿态的实时解算。
2.如权利I所述的一种磁-惯性组合捷联测量方法，其特征在于: 设?-l时刻载体的俯仰角为偏航角为Ψ it-Y) 时刻弹体坐标系下轴地磁传感器的测量值为得,(0轴地磁传感器的测量值为，当地地磁矢量的磁偏角为D,当地地磁矢量的磁倾角为I ;将?-l时刻的俯仰角和偏航角近似为t时刻的俯仰角和偏航角，即θ {t)=0 (?-1)，ψ{?) = ψ (?-l);将俯仰角Θ⑴和偏航角ψ⑴作为t时刻滚转角r解算的输入，利用基于地磁测量的滚转角解算方程解算r (t)。
3.如权利I或2所述的一种磁-惯性组合捷联测量方法，其特征在于: 所述滚转角解算方程为:
4.如权利I所述的一种磁-惯性组合捷联测量方法，其特征在于: 所述角运动方程为:
【文档编号】G01C21/16GK103940425SQ201410162204
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】苏中, 张双彪, 李兴城, 李擎 申请人:北京信息科技大学, 北京理工大学, 北京德维创盈科技有限公司