本发明专利技术公开了一种基于载体飞行模态判别的微惯性参数自适应姿态确定方法，利用传感器输出数据，计算传感器的长周期和短周期特性参数，根据这些参数的变化及范围判断载体所处的运动模态，再根据载体不同运动模态下的微型姿态参考系统的误差变化特性，设计卡尔曼滤波参数的自适应调整策略；再通过卡尔曼滤波器中姿态观测残序列平方和的变化，在线差评估当前参数的滤波效果优劣，以参数置信度的形式反馈调节卡尔曼滤波器的滤波参数。本发明专利技术简化了传统的微惯性姿态确定方法中判断阀值选取和设置，避免了载体飞行高度和传感器漂移误差对判断条件的影响，全面考虑微型姿态参考系统的动静态运行特点，有效提高微型姿态参考系统的动态适应性和静态稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于捷联惯性导航与姿态测量
，特别是一种。
技术介绍
微型姿态参考系统是米用MEMS (Micro Electro-Mechanical System)惯性传感器 (微陀螺、微加速度计)作为惯性测量元件的惯性导航系统，采用MEMS技术制造的硅微陀螺仪和加速度计具有体积小、重量轻、成本低等特点，是目前微型姿态参考系统中应用的主要惯性测量元件。微型姿态参考系统，在民用方面主要应用于航空摄影、灾情监测、救灾搜寻、 小型飞机导航等为应用方向的小型无人飞机和小型私人飞机，满足其控制和显示的姿态测量需求；同时，微型姿态参考系统还广发应用于现代战机的内嵌在数字仪表中，可在突发情况下为战斗机的安全飞行提供必要的姿态信息。由于MEMS陀螺仪精度一般较低，在纯惯导解算模式，其输出姿态会因时间的推移发生漂移。因此，微型姿态参考系统需要通过内部加速度计及磁传感器数据计算姿态角作为观测量，通过卡尔曼滤波器实时估计捷联姿态解算误差，并实时修正误差，这就是传统微型姿态参考系统的姿态算法的主要思想。但由于载体加速、旋转、振动所引入的有害加速度对姿态观测量精度的影响，导致微型姿态参考系统输出的姿态角误差在载体机动状态不同时姿态输出精度波动较大。传统的微型姿态参考系统姿态组合算法通过加速度计输出和设定的门限值直接比较，作为判断是否进入卡尔曼姿态组合算法的判断条件，用来隔离或减小动态情况下有害加速度引入所带来的姿态误修正。但由于载体机动模态多变，机动动态范围宽、地球表面重力场的不均匀分布、加速度传感器温度漂移和加速度传感器零偏移等因素的影响，导致这样的门限值一般较难选取，如姿态组合进入门限值设置偏大，载体机动时也能进入姿态组合算法，导致姿态误差增大，使得微型姿态参考系统的动态误差增大；如姿态组合进入门限值设置偏小，会导致微型姿态参考系统在载体平稳飞行状态下长时间无法进入内部姿态组合，微型姿态参考系统长时间工作在纯捷联状态，姿态角误差随运行时间逐渐增大，最终使得微型姿态参考系统的输出姿态发散。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，通过判别载体的机动状态，根据载体不同机动状态下的姿态角误差特性，自动调整卡尔曼滤波算法的修正力度，在线差评估当前参数的滤波效果优劣，以参数置信度的形式反馈调节卡尔曼滤波器的滤波参数，解决传统姿态确定方法在载体不同机动模态下的参数选取和姿态输出精度不统一的问题，提高载体在各种机动模态下的微型姿态参考系统输出的姿态角精度和稳定性。实现本专利技术目的的技术解决方案为一种，步骤如下步骤一，传感器数据采集通过AD转换器或传感器数字接口直接采集MEMS传感器 输出信号，获得载体k时刻绕X轴向的角速度奶从:，载体绕Y轴向的角速度，载体绕 Z轴向的角速度奶财〗;载体在X轴向的比力值抑〗，载体在Y轴向的比力值，载体在Z轴 向的比力值;地磁场在地理系下X轴向上的分量五:，Y轴向上的分量￡)，Z轴向上的分量 Ekz；步骤二，计算k时刻的捷联姿态利用k时刻采集到的角速度信息，按四元数姿态 解算流程，获得载体姿态角；系统时间t，t = kAt，At时间内载体转动过得角度A 0的 三个分量依次为横滚角增量A 0X，俯仰角增量A 0y，方位角增量A 0Z，则转动的角度以 矩阵的方式表不为 权利要求1. 一种，其特征在于步骤如下步骤一，传感器数据采集通过AD转换器或传感器数字接口直接采集MEMS传感器输出 信号，获得载体k时刻绕X轴向的角速度奶从:，载体绕Y轴向的角速度，载体绕Z轴向 的角速度奶从〗;载体在X轴向的比力值，载体在Y轴向的比力值，载体在Z轴向的比 力值;地磁场在地理系下X轴向上的分量五:，Y轴向上的分量￡)，Z轴向上的分量； 步骤二，计算k时刻的捷联姿态利用k时刻采集到的角速度信息，按四元数姿态解算 流程，获得载体姿态角；系统时间t，t = kAt，At时间内载体转动过得角度A 0的三个 分量依次为横滚角增量A 0X，俯仰角增量A 0y，方位角增量A ez，则转动的角度以矩阵 的方式表不为2.根据权利要求1所述的， 其特征在于步骤六的微惯性捷联姿态组合过程如下首先，利用k时刻测得的载体在X轴向的比力值，载体在Y轴向的比力值，载 体在Z轴向的比力值;地磁场在地理系下X轴向上的分量五:，Y轴向上的分量￡)，Z轴 向上的分量A，计算载体俯仰角，用e a表示，全文摘要本专利技术公开了一种，利用传感器输出数据，计算传感器的长周期和短周期特性参数，根据这些参数的变化及范围判断载体所处的运动模态，再根据载体不同运动模态下的微型姿态参考系统的误差变化特性，设计卡尔曼滤波参数的自适应调整策略；再通过卡尔曼滤波器中姿态观测残序列平方和的变化，在线差评估当前参数的滤波效果优劣，以参数置信度的形式反馈调节卡尔曼滤波器的滤波参数。本专利技术简化了传统的微惯性姿态确定方法中判断阀值选取和设置，避免了载体飞行高度和传感器漂移误差对判断条件的影响，全面考虑微型姿态参考系统的动静态运行特点，有效提高微型姿态参考系统的动态适应性和静态稳定性。文档编号G01C21/20GK102607562SQ20121010718公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日专利技术者刘建业, 孙永荣, 曾庆化, 李荣冰, 杭义军, 王小春, 赖际舟 申请人:南京航空航天大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李荣冰，杭义军，刘建业，孙永荣，赖际舟，曾庆化，王小春，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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