一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差估计方法技术

本发明专利技术公开一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差估计方法，该方法包括以下步骤：(1)将初始时刻的载体系b和导航系n凝固为载体惯性系ib和导航惯性系in，则t时刻的姿态矩阵可分解为

A Constant Error Estimation Method for Artillery Attitude and Accelerometer Based on Newton Iteration Method

The invention discloses a method for estimating the constant error of artillery attitude and accelerometer based on Newton iteration method. The method includes the following steps: (1) When the initial time carrier system B and navigation system n are solidified into carrier inertial system IB and navigation inertial system in, the attitude matrix of t time can be decomposed into carrier inertial system IB and navigation inertial system in.

【技术实现步骤摘要】
一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差估计方法
本专利技术属于导航
，尤其涉及一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差估计方法。
技术介绍
制导炮弹是指在传统炮弹基础上加装制导系统和可供驱动的弹翼或尾舱等空气动力装置，其上一般装配有GPS/INS组合。炮弹的姿态估计是后续精确打击的关键，但在制导弹药从平台发射过程中，由于环境恶劣，在高过载冲击环境下陀螺仪、加速度计等弹上导航系统组件是无法正常上电工作的，导航系统的初始化需要发射后在空中自主完成。且空中易受风力等气象环境影响，弹体的姿态估算也是当前的难点技术，提供仪表的常值误差估计则对进一步提升对准精度有重要意义。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差估计方法，该方法的目的在于仅利用陀螺仪，加速度计和GPS提供的信息，通过牛顿迭代法解出最优的炮弹姿态估计和加速度计常值误差。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差方法，该方法包括以下步骤：(1)根据陀螺仪和GPS提供的炮弹速度和位置，计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)根据陀螺仪和GPS提供的炮弹速度和位置，计算t时刻载体惯性系ib系相对于载体系b的炮弹姿态矩阵

【技术特征摘要】
1.一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)根据陀螺仪和GPS提供的炮弹速度和位置，计算t时刻载体惯性系ib系相对于载体系b的炮弹姿态矩阵导航系n相对于导航惯性系in的炮弹姿态矩阵(2)由陀螺仪和加速度计测量值计算ib系和in系下的炮弹速度v1(t)和v2(t)；(3)定义变量X＝[qTbaTu]T，并构建非线性函数F(X)＝0，其中，q为in系至ib系的变化四元数，ba＝[0BaT]T，Ba为炮弹上三轴加速度计的常值误差，u为待定系数；(4)根据v1(t)和v2(t)，计算F对应的Jacobian矩阵和Hessian矩阵，求函数F(X)一阶偏导数和二阶偏导数；(5)利用牛顿法迭代法并根据计算对应的姿态角四元数q与加速度计常值误差，为t时刻n系相对b系的姿态矩阵，为in系相对于ib系的姿态矩阵。2.根据权利要求1所述的一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差方法，其特征在于，步骤(1)中，炮弹姿态矩阵和计算方法如下：设初始时刻t0时，b系与ib系间姿态矩阵为I为3×3的单位矩阵；记t时刻陀螺仪的输出值为即t时刻的b系相对于ib系的角速度在b系上的投影值，由此跟踪b系相对于ib系的变化：其中，为矩阵的变化率，“×”表示三维矢量对应的叉乘矩阵变换，设其中a，b，c分别表示炮弹沿三轴的旋转角速度，则采用毕卡法解式(1)微分方程可得到式(2)：记待解算数据时长为T，将时间段0～T以采样周期dt为间隔划分为多个时刻点t0,t1,t2...tm，k＝0,1,2,...,m，则式(2)中为tk时刻的b系相对于tk-1时刻的b系的姿态矩阵；为tk-1时刻陀螺仪输出，dt为采样周期，最终由GPS输出的炮弹位置信息纬度L，东向、北向、天向速度分别为VE,VN,VU，则n系相对in系的角速度可计算如下：其中，RN为地球子午圈曲率半径，ωie为地球自转角速度，RE为地球卯酉圈半径，根据公式(2)的计算方法，由可计算出其中，为tk时刻的n系相对于tk-1时刻的n系的姿态矩阵；为t＝tk-1时的值，dt为采样周期，则3.根据权利要求2所述的一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差方法，其特征在于，步骤(2)中，炮弹速度v1(t)和v2(t)计算方法如下：取t＝tk，k＝12,3,...,m，fb为炮弹加速度计输出；将记为α0，记为χ0；其中，Vn(t)为t时刻的n系炮弹速度，Vn(0)为起始时刻的n系炮弹速度，gn＝[00g]T，g为重力加速度，ωie为地球自转角速度。4.根据权利要求3所述的一种基于牛顿迭代法的炮弹姿态和加速度计常值误差方法，其特征在于，步骤(3)中，定义变量X＝[qTbaTu]T，并构建非线性函数F(x)＝0，具体方法如下：定义α＝[0α0T]T，ba＝[0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锡祥，杨文强，许广富，郭小乐，马晓爽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32