一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法技术

本发明专利技术涉及一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，包括如下步骤：获取惯性导航数据，获取卫星导航数据；提取卫星导航秒脉冲时刻t，提取卫星导航秒脉冲时刻t前后两个时间点t

【技术实现步骤摘要】
一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法
本专利技术涉及一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，属于数据同步领域。
技术介绍
运载器在飞行过程中由于惯性器件存在漂移，惯性导航误差水时间积累，长时间工作误差较大，而卫星导航系统误差不随时间积累，因此采用卫星导航系统修正惯性导航误差，可以提高导航控制精度。而实际工程中惯性导航与卫星导航时间基准不同，会存在数据时间不同步问题，需要采用数据同步方法完成惯性导航系统与卫星导航系统数据同步，获得卫星导航系统秒脉冲时刻的惯性导航数据。惯性导航与卫星导航时间基准如何统一是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，统一惯性导航与卫星导航时间基准。本专利技术目的通过如下技术方案予以实现：提供一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，包括如下步骤：(1)获取惯性导航数据，获取卫星导航数据；(2)提取卫星导航秒脉冲时刻t，提取卫星导航秒脉冲时刻t前后两个时间点t1、t2的惯性导航数据，计算卫星导航秒脉冲时刻t与t2之间的间隔时间tGPS，tGPS＝t2-t；计算比例系数Kr：T为两个时间点t1、t2之间的时间间隔；(3)利用计算比例系数Kr计算t时刻惯性导航位置参数和速度参数；(4)计算t时刻的惯性导航姿态四元数。优选的，利用计算比例系数Kr计算t时刻惯性导航位置参数(x，y，z)和速度参数(Vx，Vy，Vz)的方法为：位置参数速度参数：(Xt1，Yt1，Zt1)为t1时刻惯性导航三方向位置坐标，(Xt2，Yt2，Zt2)为t2时刻惯性导航三方向位置坐标，(Vx_t1，Vy_t1，Vz_t1)为t1时刻惯性导航三方向速度参数，(Vx_t2，Vy_t2，Vz_t2)为t2时刻惯性导航三方向速度参数。优选的，计算t时刻的惯性导航姿态四元数的具体方法为：(4.1)计算从时刻t1到t2间的转动四元数(4.2)计算从时刻t1到t2间飞行器转动的角度Δθt_1_2，Δθt_1_2＝2·cos-1(p0)，当Δθt_1_2<1×10-10时，t时刻惯性导航姿态四元数(q0q1q2q3)为如果Δθt_1_2>1×10-10，计算角度Δθt_1_2的三个方向分量(Δθx,Δθy,Δθz)，计算比例系数Kθ：则计算从时刻t1到t间飞行器转动的角度Δθt的三个方向分量(Δθx_t,Δθy_t,Δθz_t)为：计算角度Δθt，计算时刻t的惯性导航姿态四元数为：其中(q0_t_1，q1_t_1，q2_t_1，q3_t_1)为时刻t1的惯性导航姿态四元数，(q0_t_2，q1_t_2，q2_t_2，q3_t_2)为时刻t2的惯性导航姿态四元数。优选的，步骤(2)替换为：提取卫星导航秒脉冲时刻t，提取卫星导航秒脉冲时刻t前后两个时间点t1、t2的惯性导航数据，计算卫星导航秒脉冲时刻t与t1之间的间隔时间tGPS，tGPS＝t-t1；计算比例系数Kr：本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)本专利技术利用两个惯性导航时刻的数据换算获得秒脉冲的发送时刻的惯性导航数据，实现了惯性导航数据与卫星导航数据同步，提高了数据处理的精度。(2)本专利技术的算法简单、计算效率高，保证了飞行器滤波导航计算的实时性。附图说明图1为本专利技术复合导航软件进行秒脉冲时刻惯性参数读取示意图。具体实施方式本专利技术的惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，包括如下步骤：(1)获取惯性导航数据和卫星导航数据如图1所示，t为卫星导航的秒脉冲的发送时刻，该时刻与惯性导航时刻不统一，位于两个惯性导航时刻之间，导致后续滤波使用的导航数据不统一，导致误差较大，因此利用两个惯性导航时刻的数据换算获得秒脉冲的发送时刻的惯性导航数据，用于后续滤波计算。惯性导航软件按照20ms间隔发送惯性导航数据给复合导航软件。t1时刻惯性导航数据为：速度为Vx_t1、Vy_t1、Vz_t1，位置为Xt1、Yt1、Zt1，姿态四元数为：t2时刻惯性导航数据为：速度为Vx_t2、Vy_t2、Vz_t2，位置为Xt2、Yt2、Zt2，姿态四元数为：获取卫星导航数据，如图1所示，复合导航软件在秒脉冲时刻t获取卫星导航数据。(2)进行数据同步计算，计算比例系数Kr如图1所示，20ms间隔中秒脉冲时刻前后两个惯性导航数据时间点为t1和t2，获取秒脉冲时刻与t2之间的间隔时间tGPS，则秒脉冲到来的时刻为tGPS＝t2-t。插值计算：比例系数Kr：(3)计算t时刻导航位置参数和速度参数t时刻惯性导航位置、速度和视加速度数据为：位置：速度：(Xt1，Yt1，Zt1)为t1时刻惯性导航三方向位置坐标，(Xt2，Yt2，Zt2)为t2时刻惯性导航三方向位置坐标，(Vx_t1，Vy_t1，Vz_t1)为t1时刻惯性导航三方向速度参数，(Vx_t2，Vy_t2，Vz_t2)为t2时刻惯性导航三方向速度参数。(4)计算t时刻的惯性导航姿态四元数(q0q1q2q3)从时刻t1到t2间的转动四元数为：从时刻t1到t2间转动的角度Δθt_1_2为：Δθt_1_2＝2·cos-1(p0)当Δθt_1_2<1×10-10时，t时刻惯性导航姿态数据(q0q1q2q3)为如果Δθt_1_2>1×10-10，计算角度Δθt_1_2的三个分量：(ΔθxΔθyΔθz)比例系数Kθ：则计算从时刻t1到t间转动的角度三个分量(Δθx_tΔθy_tΔθz_t)为：时刻t的惯性导航姿态四元数为：计算转角Δθt，时刻t的箭体坐标系到发射惯性系的姿态转换矩阵为：由此得到秒脉冲时刻惯性导航位置和速度、视加速度、姿态四元数，实现卫星导航时刻与惯性导航参数相对应，用于滤波计算。以上所述，仅为本专利技术最佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本专利技术说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取惯性导航数据，获取卫星导航数据；(2)提取卫星导航秒脉冲时刻t，提取卫星导航秒脉冲时刻t前后两个时间点t

【技术特征摘要】
1.一种惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获取惯性导航数据，获取卫星导航数据；(2)提取卫星导航秒脉冲时刻t，提取卫星导航秒脉冲时刻t前后两个时间点t1、t2的惯性导航数据，计算卫星导航秒脉冲时刻t与t2之间的间隔时间tGPS，tGPS＝t2-t；计算比例系数Kr：T为两个时间点t1、t2之间的时间间隔；(3)利用计算比例系数Kr计算t时刻惯性导航位置参数和速度参数；(4)计算t时刻的惯性导航姿态四元数。2.如权利要求1所述的惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，其特征在于，利用计算比例系数Kr计算t时刻惯性导航位置参数(x，y，z)和速度参数(Vx，Vy，Vz)的方法为：位置参数速度参数：(Xt1，Yt1，Zt1)为t1时刻惯性导航三方向位置坐标，(Xt2，Yt2，Zt2)为t2时刻惯性导航三方向位置坐标，(Vx_t1，Vy_t1，Vz_t1)为t1时刻惯性导航三方向速度参数，(Vx_t2，Vy_t2，Vz_t2)为t2时刻惯性导航三方向速度参数。3.如权利要求1或2所述的惯性导航数据与卫星导航数据同步方法，其特征在于，计算t时刻的惯性导航姿态四元数的具体方法为：(4.1)计算从时刻t1到t2间的转动四元数(4.2)计算从时刻t1到t2间飞行器转动的角度Δθt_1_2，Δθt_1_2＝2·cos-1(p0)，当Δθt_1_2<1×10-10时，t时刻惯性导航姿态四元数(q0q1q2q3)为如果Δθ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐帆，李学锋，尚腾，曹洁，王辉，张宇，王会霞，吴骁，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11