重力补偿方法、系统和装置制造方法及图纸

本申请提供一种重力补偿方法、系统和装置。导航计算机根据运载体的初始重力矢量、比力和姿态信息确定运载体的位置信息，并将其发送至重力计算机,重力计算机根据运载体的位置信息计算运载体所在位置的重力矢量，并发送至导航计算机，导航计算机根据运载体所在位置的重力矢量更新运载体实时重力矢量。这样，通过导航计算机与重力计算机的通讯进行运载体的位置信息传递和其重力矢量更新，且重力计算机对运载体重力矢量的计算不会打断导航计算机对运载体导航信息的解算，有效的保证导航信息的实时输出，该计算过程简单，复杂度低，大大缩短了重力矢量计算时间，保证运载体的重力矢量更新满足导航系统重力补偿的实时性要求。

【技术实现步骤摘要】
重力补偿方法、系统和装置
本申请涉及惯性导航
，特别是涉及一种重力补偿方法、系统和装置。
技术介绍
惯性导航系统，简称惯导系统，主要依靠陀螺仪和加速度计进行航位推算，可独立、自主、连续地确定运载体位置，目前广泛应用于民用、军事及科研领域。其中，加速度计是不区分重力加速度和运载体的运动加速度的，因此为了获得运载体的运动加速度进行航位推算，所有惯导系统都需要运载体在当地的实际重力矢量。实际重力矢量与正常重力矢量存在的差异被称为重力扰动矢量。重力扰动矢量对惯导系统精度的影响主要来自于实际重力矢量与正常重力矢量方向的差异，即垂线偏差。目前，国内外均已建立大量高阶次重力场球谐模型，使用超高阶次重力场球谐模型计算替换到原机械编排中正常重力模型计算可以减小垂线偏差引起的导航误差。例如国外的EGM96、GFZ93B、EGN-GRACE02S、EGM2008、EIGEN-6C2、EIGEN-6C4，国内的IGG97L、WDM94、DQM系列等。其中EGM2008模型最高可扩展到2190阶2169次，在美国及澳大利亚根据该模型得到的垂线偏差与天文测量结果的差异在±1.1″至1.3″范围内。但是，上述方法计算过程复杂、计算时间长，难以满足导航系统实时性的要求。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述计算过程复杂、计算时间长，难以满足导航系统实时性的要求的技术问题，提供一种重力补偿方法、系统和装置。第一方面，本专利技术的实施例提供一种重力补偿方法，所述方法包括：根据所述运载体的初始重力矢量、所述运载体的比力和所述运载体的姿态信息确定所述运载体的位置信息；发送所述运载体的位置信息至重力计算机；接收所述重力计算机发送的重力矢量；所述重力矢量为所述重力计算机根据所述位置信息确定的矢量；根据所述重力矢量更新所述运载体的实时重力矢量。在其中一个实施例中，所述发送所述运载体的位置信息至重力计算机，包括：按照预设的时间周期，发送所述运载体的位置信息至重力计算机。第二方面，本专利技术的实施例提供一种重力补偿方法，所述方法包括：接收导航计算机发送的运载体的位置信息；根据所述运载体的位置信息计算所述运载体所在位置的重力矢量；发送所述运载体所在位置的重力矢量至所述导航计算机。在其中一个实施例中，所述根据所述运载体的位置信息计算所述运载体所在位置的重力矢量，包括：采用预设的超高阶球谐函数模型，根据所述运载体的位置信息，计算引力加速度；根据所述引力加速度和地球自转离心加速度确定所述运载体所在位置的重力矢量。在其中一个实施例中，所述超高阶球谐函数模型中的完全正规球谐函数系数先按照次数从小到大的顺序排列成行，再按照阶数从小到大的顺序依次排列；所述超高阶球谐函数模型对应的数据存储格式为二进制格式。在其中一个实施例中，所述根据所述运载体的位置信息，计算引力加速度，包括：根据所述运载体的位置信息，确定地心距离、地心余纬和地心经度；根据所述地心距离、所述地心余纬和所述地心经度计算所述运载体在地心坐标系中的引力加速度。在其中一个实施例中，所述根据所述引力加速度确定所述运载体的重力矢量，包括：根据预设的坐标系转换关系，将所述运载体在地心坐标系中引力加速度转换为所述运载体在导航坐标系中的引力加速度；所述预设的坐标系转换关系根据所述运载体的实时位置信息确定；根据所述运载体在导航坐标系中的引力加速度和地球自转离心加速度，确定所述运载体的重力矢量。第三方面，本专利技术的实施例提供一种重力补偿系统，包括：导航计算机、与所述导航计算机进行通信的重力计算机；所述导航计算机，用于实现上述第一方面任一项实施例中的步骤；所述重力计算机，用于实现上述第二方面任一项实施例中的步骤。第四方面，本专利技术的实施例提供一种重力补偿装置，所述装置包括：导航解算模块，用于根据所述运载体的初始重力矢量、所述运载体比力和所述运载体的姿态信息确定所述运载体的位置信息；位置发送模块，用于发送所述运载体的位置信息至重力计算机；重力接收模块，用于接收所述重力计算机发送的重力矢量；所述重力矢量为所述重力计算机根据所述位置信息确定的矢量；重力更新模块，用于根据所述重力矢量更新所述运载体的实时重力矢量。第五方面，本专利技术的实施例提供一种重力补偿装置，所述装置包括：位置接收模块，用于接收导航计算机发送的运载体的位置信息；重力计算模块，用于根据所述运载体的位置信息计算所述运载体所在位置的重力矢量；重力发送模块，用于发送所述运载体所在位置的重力矢量至所述导航计算机。本申请提供一种重力补偿方法、系统和装置。导航计算机能够根据所述运载体的初始重力矢量、所述运载体的比力和所述运载体的姿态信息确定所述运载体的位置信息，并发送所述运载体的位置信息至重力计算机；重力计算机接收导航计算机发送的运载体的位置信息后，根据所述运载体的位置信息计算所述运载体所在位置的重力矢量，并发送所述运载体所在位置的重力矢量至所述导航计算机。然后，导航计算机接收所述重力计算机发送的重力矢量，并根据所述运载体所在位置重力矢量更新所述运载体的实时重力矢量。这样，通过导航计算机与重力计算机之间的通讯进行运载体的位置信息传递和其重力矢量值的更新，且由于重力计算机对运载体重力矢量的计算不会打断导航计算机对运载体导航信息的解算，可以有效的保证导航信息的实时输出，另外，重力计算机对计算运载体重力矢量的计算过程比较简单，复杂度低，大大缩短了重力矢量计算时间，保证运载体的重力矢量更新满足导航系统重力补偿的实时性要求。附图说明图1为本申请提供的一种重力补偿方法的应用环境图；图2为一实施例提供的一种重力补偿方法的流程示意图；图3为一实施例提供的导航计算机中一维数组g[3]更新步骤流程图；图4为另一实施例提供的一种重力补偿方法的流程示意图；图5为又一实施例提供的一种重力补偿方法的流程示意图；图6为一实施例提供的重力计算机中球谐模型系数重构排列结构图；图7为一实施例提供的一种重力补偿装置的结构示意图；图8为又一实施例提供的一种重力补偿装置的结构示意图；图9为又一实施例提供的一种重力补偿装置的结构示意图；图10为又一实施例提供的一种重力补偿装置的结构示意图；图11为又一实施例提供的一种重力补偿装置的结构示意图；图12为一实施例提供的计算机设备的内部结构图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请提供的一种重力补偿方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，导航计算机通过网络与重力计算机依据通信协议进行通信。其中，导航计算机和重力计算机可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等其他智能可实现该通信的计算机设备。其中，加速度计、陀螺仪和导航计算机可以通过数据线进行连接，可以遵从串行通信、并行通信、IIC等通讯协议，该加速度计可以是一个三轴加速计，也可以是三个单轴加速度计的组合等，本申请对此不做限定。其中，陀螺仪与加速度计可以安装在同一个物体上，例如，直接在运载体上或者安装在同一平台上。本申请对加速度计和陀螺仪的类型，安装方式以及连接方式均不作限定。本申请实施例提供重力补偿方法、系统和装置。旨在解决传统技术中计算过程复杂、计算时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重力补偿方法，其特征在于，所述方法包括：根据所述运载体的初始重力矢量、所述运载体的比力和所述运载体的姿态信息确定所述运载体的位置信息；发送所述运载体的位置信息至重力计算机；接收所述重力计算机发送的重力矢量；所述重力矢量为所述重力计算机根据所述位置信息确定的矢量；根据所述重力矢量更新所述运载体的实时重力矢量。

【技术特征摘要】
1.一种重力补偿方法，其特征在于，所述方法包括：根据所述运载体的初始重力矢量、所述运载体的比力和所述运载体的姿态信息确定所述运载体的位置信息；发送所述运载体的位置信息至重力计算机；接收所述重力计算机发送的重力矢量；所述重力矢量为所述重力计算机根据所述位置信息确定的矢量；根据所述重力矢量更新所述运载体的实时重力矢量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送所述运载体的位置信息至重力计算机，包括：按照预设的时间周期，发送所述运载体的位置信息至重力计算机。3.一种重力补偿方法，其特征在于，所述方法包括：接收导航计算机发送的运载体的位置信息；根据所述运载体的位置信息计算所述运载体所在位置的重力矢量；发送所述运载体所在位置的重力矢量至所述导航计算机。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述运载体的位置信息计算所述运载体所在位置的重力矢量，包括：采用预设的超高阶球谐函数模型，根据所述运载体的位置信息，计算引力加速度；根据所述引力加速度和地球自转离心加速度确定所述运载体所在位置的重力矢量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超高阶球谐函数模型中的完全正规球谐函数系数先按照次数从小到大的顺序排列成行，再按照阶数从小到大的顺序依次排列；所述超高阶球谐函数模型对应的数据存储格式为二进制格式。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述运载体的位置信息，计算引力加速度，包括：根据所述运载体的位置信息，确定地心距离、地心余纬和地心经度；根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秋平，武若楠，张嵘，韩丰田，胡佩达，李海霞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11