基于互补重构技术的多传感器姿态融合方法技术
【技术实现步骤摘要】
基于互补重构技术的多传感器姿态融合方法
本专利技术涉及惯性导航领域，尤其是捷联惯性导航系统在利用单一惯性传感器(如陀螺仪传感器)数据进行载体姿态测量时，虽然短时间精度好，但是长期运行时的姿态测量结果由于积分作用产生累积误差，导致导航系统精度下降。本专利技术利用多传感器信息进行数据融合，可以用较低成本提高捷联惯性导航系统长时间精度。
技术介绍
捷联惯性导航系统在计算时，需要把载体测得的加速度，角速度变化从载体坐标系转换到导航坐标系中，假设空间位置P在导航坐标系n的坐标表示为P(xn,yn,zn)，在载体所在坐标系b的坐标表示为P(xb,yb,zb)，则两者之间满足如下关系：xnynzn=Cbn·xbybzb---(1)]]>其中Cbn=T11T12T13T21T22T23T31T32T33,]]>称为姿态变换矩阵，或姿态矩阵。姿态矩阵包含了载体当前的全部姿态信息。假设航向角为(以地理北向为七点，顺时针为正方向，逆时针为负方向，定义域为[-180°,+180°])，俯仰角θ(以载体横向水平轴为中心轴，绕中心轴转动，逆时针为正，顺时针为负，定义域[-...
【技术保护点】
基于互补重构技术的多传感器姿态融合方法，包括以下步骤：1)、利用陀螺仪传感器的数据，根据旋转矢量算法计算四元素迭代更新矩阵M'[q(h)]，并根据下式：Q(tk)＝M′[q(h)]·Q′(tk‑1)更新四元素值Q(tk)，式中Q(tk)为当前时刻四元素迭代值,M'[q(h)]为四元素更新矩阵,Q'(tk‑1)为上一时刻四元素重构值；根据更新后的四元素计算值Q(tk)，计算得到载体姿态信息，分别是航向角俯仰角θ以及横滚角γ；2)、利用观测传感器数据，计算载体姿态信息的观测值，分别是航向角俯仰角以及横滚角并进一步计算姿态四元素的观测值3)、利用不同传感器的数据，判断和估计载体的...
【技术特征摘要】
1.基于互补重构技术的多传感器姿态融合方法，包括以下步骤：1)、利用陀螺仪传感器的数据，根据旋转矢量算法计算四元素更新矩阵M'[q(h)]，并根据下式：Q(tk)＝M'[q(h)]·Q'(tk-1)更新四元素迭代值Q(tk)，式中Q(tk)为当前时刻四元素迭代值,M'[q(h)]为四元素更新矩阵,Q'(tk-1)为上一时刻四元素重构值；根据更新后的四元素迭代值Q(tk)，计算得到载体姿态信息，分别是航向角俯仰角θ以及横滚角γ；2)、利用观测传感器数据，计算载体姿态信息的观测值，分别是航向角俯仰角以及横滚角并进一步计算姿态四元素的观测值3)、利用不同传感器的数据，判断和估计载体的运动状态，计算数据融合的互补重构参数α＝g(x1,x2,x3,...)，其中x1,x2,x3,...为各个传感器的数据；4)、根据步骤3)中的数据融合的互补重构参数α，对步骤1)中得到的Q(tk)和步骤2)中得到的进行数据融合，重构载体姿态四元素Q'(tk)，其表达式为并对其进行标准化处理后用于下一次迭代更新，并返回步骤1)；在步骤1)计算载体的姿态信息时，使用了旋转矢量算法对载体姿态信息进行了迭代更新，步骤1)中的载体的姿态信息的计算包括以下步骤：(1.1)获取陀螺仪传感器的数据，并对其进行直流偏置修正处理；先预先采样若干次计算其均值作为三轴角速率的偏置值，再分别以三轴角速率的陀螺仪当前采样值减去该偏置值作为修正后的三轴角速率的输出值；(1.2)根据所述步骤(1.1)中获得的陀螺仪传感器的数据计算四元素更新矩阵M'[q(h)]；其中Φ(h)为前一次采样时刻和当前采样时刻[tk,tk+1]时间段内的等效旋转矢量，Φx(h),Φy(h),Φz(h)为旋转矢量三轴的分量；(1.3)根据步骤4)中互补重构后的四元素值Q'(tk-1)，按照下式更新四元素的值：Q(tk)＝M'[q(h)]·Q'(tk-1)其中，Q'(t0)为给定的四元素初始值；(1.4)根据更新后的四元素迭代值Q(tk)，按照下式计算载体姿态信息，分别是航向角俯仰角θ以及横滚角γ：其中，q0，q1，q2，q3为四元素迭代值Q(tk)的分量；在所述步骤2)计算载体的姿态信息观测值时，使用观测传感器的信息进行载体姿态信息观测值的计算，并根据载体姿态信息观测值计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：董利达，尹俊，迟天阳，管林波，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。