一种组合惯导姿态计算方法技术

本发明专利技术公开了一种组合惯导姿态计算方法，包括在第一采样周期，通过三轴加速度传感器和三轴磁力计采集载体第一加速度数据和磁力计数据，并据此计算第一姿态，第一姿态发送至姿态融合模块，第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态；在第二采样周期，通过三轴陀螺传感器和三轴加速度传感器采集载体角速度和加速度；通过卫星信号强度检测模块对天线束波指向卫星方向的信号强度进行检测，并获得航向误差和俯仰角误差；通过姿态融合模块对三轴角速度变化、加速度变化和卫星信号强度进行姿态融合，得到姿态的估算值并据此控制天线电机对卫星进行跟踪，将跟踪卫星检测的信号强度信息反馈至姿态融合模块进行姿态融合。本发明专利技术为提高了导航精度和可靠性。

An attitude calculation method of combined ins

【技术实现步骤摘要】
一种组合惯导姿态计算方法
本专利技术属于姿态测量
，具体涉及一种组合惯导姿态计算方法。
技术介绍
陀螺仪和加速度计相结合，并通过导航信息修正航向的方法是现有技术中常用的方法。由于陀螺仪动态性能好，但由于其存在零漂，经过长时间累积，姿态估算将不准确，而加速度计测量值随时间变化较小，因此通常将陀螺仪和加速度计结合，采用互补滤波器或扩展卡尔曼滤波估算姿态。现有技术采用导航信息进行航向修正，而惯性导航设备得到准确航向要求设备在单位时间内得到不同载体位置信息，即要求载体运动，因而当载体静止或者低速时，惯性导航信息不准确；若需在载体静止时提高惯导导航信息准确度，需采用双天线测向接收机，其原理：利用前后天线卫星信号进行自身位置信息解算，结合卫星接收天线间距不变的条件，估算航向角，采用双天线的安装间隔(基线)有距离要求，对小型的动中通无法部署；在某些特性情况，如作战环境下，若需卫星动中通进行通信，此时惯性导航信息可能被干扰或是引导，将导致航向无法修正而使卫星动中通最终不可用。申请号为CN201611224529.7的中国专利《基于卫星通信的组合惯导姿态计算方法》，采用卫星信号强度进行航向修正，不论载体处于静止或运动，只要卫星动中通处于对星状态，便可根据接收的卫星信号强度，检测出天线波束指向与卫星方向的误差，反馈给惯导进行航向修正，并且与天线电机之间形成闭环控制，降低对惯导姿态估算准确度的要求。但是其在导航精度和可靠度方面仍具有提高空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种组合惯导姿态计算方法，能够提高导航精度和可靠度。本专利技术所采用的技术方案是：一种组合惯导姿态计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在第一采样周期，通过三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的第一加速度数据，通过三轴磁力计采集载体x轴、y轴和z轴的磁力计数据；步骤二、根据磁力计数据和所述第一加速度计数据计算第一姿态，第一姿态发送至姿态融合模块，所述第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态；步骤三、在第二采样周期，通过三轴陀螺传感器采集载体x轴、y轴和z轴的角速度，并对角速度积分获得三轴角度变化；三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的加速度，获得加速度变化；步骤四、通过卫星信号强度检测模块对天线束波指向卫星方向的信号强度进行检测，并对信号强度进行解调后获得航向误差和俯仰角误差；步骤五、通过姿态融合模块对三轴角速度变化、加速度变化和卫星信号强度进行姿态融合，得到姿态的估算值；步骤六、通过姿态的估算值控制天线电机对卫星进行跟踪，再将跟踪卫星检测的信号强度信息反馈至姿态融合模块进行姿态融合，形成闭环。本专利技术的特点还在于：三轴磁力计采用MetrolabTFM1186三轴磁力计。三轴加速度传感器采用ADXL335BCPZ加速度传感器。三轴加速度传感器采用LIS3DH三轴加速度计。三轴陀螺仪采用MEMS陀螺仪。三轴陀螺仪采用MEMS陀螺仪。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种组合惯导姿态计算方法，通过第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态，通过姿态融合包括第一姿态，提高导航精度和可靠性实现各种环境下的准确导航。具体实施方式下面对本专利技术创造做进一步详细说明。一种组合惯导姿态计算方法，包括如下步骤：步骤一、在第一采样周期，通过三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的第一加速度数据，通过三轴磁力计采集载体x轴、y轴和z轴的磁力计数据。步骤二、根据磁力计数据和所述第一加速度计数据计算第一姿态，第一姿态发送至姿态融合模块，所述第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态。步骤三、在第二采样周期，通过三轴陀螺传感器采集载体x轴、y轴和z轴的角速度，并对角速度积分获得三轴角度变化；三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的加速度，获得加速度变化。步骤四、通过卫星信号强度检测模块对天线束波指向卫星方向的信号强度进行检测，并对信号强度进行解调后获得航向误差和俯仰角误差。步骤五、通过姿态融合模块对三轴角速度变化、加速度变化和卫星信号强度进行姿态融合，得到姿态的估算值。步骤六、通过姿态的估算值控制天线电机对卫星进行跟踪，再将跟踪卫星检测的信号强度信息反馈至姿态融合模块进行姿态融合，形成闭环。其中三轴磁力计采用MetrolabTFM1186三轴磁力计。三轴加速度传感器采用ADXL335BCPZ加速度传感器、LIS3DH三轴加速度计或MMA7455LR1三轴加速度计。三轴陀螺仪采用MEMS陀螺仪。采用上述方法时可随时进行航向修正，提高航向角估算准确度；因此与现有技术在载体静止或低速时导航信息不可靠相比，本方法中无论载体是否运动，反馈的卫星信号信息都是可靠的，姿态估算更准确。同时可以减少设备，降低对硬件的要求，节约成本。现有技术需要导航设备来修正姿态，而本专利技术中利用动中通本身的卫星信号信息修正姿态，无需另外添加导航设备。现有技术对整体动中通控制系统而言是开环控制，要求惯导估算准确的姿态；而本专利技术因融合卫星信号信息，形成闭环控制，降低对惯导姿态估算准确度的要求。本专利技术一种组合惯导姿态计算方法，通过第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态，通过姿态融合包括第一姿态，提高导航精度和可靠性实现各种环境下的准确导航。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本专利技术公开的技术范围内，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。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合惯导姿态计算方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一、在第一采样周期，通过三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的第一加速度数据，通过三轴磁力计采集载体x轴、y轴和z轴的磁力计数据；/n步骤二、根据磁力计数据和所述第一加速度计数据计算第一姿态，第一姿态发送至姿态融合模块，所述第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态；/n步骤三、在第二采样周期，通过三轴陀螺传感器采集载体x轴、y轴和z轴的角速度，并对角速度积分获得三轴角度变化；三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的加速度，获得加速度变化；/n步骤四、通过卫星信号强度检测模块对天线束波指向卫星方向的信号强度进行检测，并对信号强度进行解调后获得航向误差和俯仰角误差；/n步骤五、通过姿态融合模块对三轴角速度变化、加速度变化和卫星信号强度进行姿态融合，得到姿态的估算值；/n步骤六、通过姿态的估算值控制天线电机对卫星进行跟踪，再将跟踪卫星检测的信号强度信息反馈至姿态融合模块进行姿态融合，形成闭环。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合惯导姿态计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在第一采样周期，通过三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的第一加速度数据，通过三轴磁力计采集载体x轴、y轴和z轴的磁力计数据；
步骤二、根据磁力计数据和所述第一加速度计数据计算第一姿态，第一姿态发送至姿态融合模块，所述第一姿态作为三轴陀螺仪的初始姿态；
步骤三、在第二采样周期，通过三轴陀螺传感器采集载体x轴、y轴和z轴的角速度，并对角速度积分获得三轴角度变化；三轴加速度传感器采集载体x轴、y轴和z轴的加速度，获得加速度变化；
步骤四、通过卫星信号强度检测模块对天线束波指向卫星方向的信号强度进行检测，并对信号强度进行解调后获得航向误差和俯仰角误差；
步骤五、通过姿态融合模块对三轴角速度变化、加速度变化和卫星信号强度进行姿态融合，得到姿态的估算值；
步骤六、通过姿态的估算...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲国福，
申请(专利权)人：陕西瑞特测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61