一种采用双余度技术的飞行器姿态测量方法技术

本发明专利技术提供了一种采用双余度技术的飞行器姿态测量方法，其通过三轴加速度计与霍尔效应磁强计联合测量解算建立飞行器航向角的第一个测量通道；再通过MESE速率陀螺仪与MESE角度陀螺仪建立飞行器航向角的第二个测量通道，再通过两种的误差进行组合非线性变换与误差反馈到速率陀螺仪进行二次测量修正，最后积分得到飞行器姿态组合测量信号；然后在三轴加速度计、磁强计、速率陀螺仪、角度陀螺仪分别发生故障时，利用状态正常的传感器的信息，并通过组合测量反馈通道反馈增益的通断来形成双余度测量，得到飞行器姿态角的双余度测量方法，从而能够提高整个姿态测量的可靠性与测量精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种采用双余度技术的飞行器姿态测量方法


[0001]本专利技术涉及飞行器姿态角测量领域，具体而言，涉及一种采用双余度技术的飞行器姿态测量方法。

技术介绍

[0002]在飞行器姿态测量领域通常采用陀螺仪来测量飞行器的姿态角；但陀螺仪的测量误差会随着时间增加而累积漂移；如果使用高精度陀螺仪，对于很多低成本飞行器来说在经济上又难以承担。而采用三轴加速度计与磁强计组合也能够在平飞或匀速等状态下完成飞行器的姿态解算，但整体解算精度不高，不过其误差不会随着时间增加而累积。传统的方法有采用卡尔曼滤波的方式将上述两组进行融合，但融合精度仍然取决于对飞行过程中随机误差、噪声的协方差等值的先验知识，而且当某一个传感器出现故障时，卡尔曼滤波融合的结果将难以为飞行器控制系统提高姿态角准确信息。基于上述背景原因，我们提出了一种采用误差非线性变换并对速率陀螺仪信号进行二次修正与组合积分的方式来实现两条测量通道信息的双余度融合，而且能够实现在部分传感器故障的情况下，仍然能够通过反馈通道增益通断的方式来实现飞行器航向角的测量，从而使得本专利技术方法具有很高的可靠性与工程实用价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用双余度技术的飞行器姿态测量方法，其特征在于以下步骤：步骤S10，首先在飞行器器体纵轴上安装三轴加速度计，测得在匀速运动时的重力加速度在x轴、y轴与z轴三轴方向的分量，将三个加速度分量进行单位化处理，得到重力加速度在x轴、y轴与z轴三个方向的单位化分量；再通过反三角函数求解重力加速度相对于y轴的夹角以及飞行器的倾斜角与方位角；在飞行器器体纵轴向上安装霍尔效应磁强计，测量得到磁感应强度在x轴、y轴与z轴的分量；再根据飞行器的倾斜角与方位角，求解平行地面方向的磁场强度x轴分量与平行地面方向的y轴分量，最终通过反正切变换得到飞行器偏航角的磁强计测量值如下：的磁强计测量值如下：的磁强计测量值如下：β＝arccos(a
y
)；φ＝arctan(a
y
/a
z
)；ρ＝
‑
arcsin(a
x
)；H
a
＝H
x
cosρ+H
y
sinρsinφ+H
z
sinρcosφ；H
b
＝H
y
cosφ
‑
H
z
sinφ；其中R
x
、R
y
与R
z
为采用三轴加速度计测量得到的重力加速度在x轴、y轴与z轴三轴方向的分量，a
x
、a
y
与a
z
为重力加速度在x轴、y轴与z轴三个方向的单位化分量；β为重力加速度相对于y轴的夹角；φ为飞行器的倾斜角；ρ为飞行器的方位角；H
x
、H
y
、H
z
为霍尔效应磁强计测量得到磁感应强度在x轴、y轴与z轴的分量；H
a
为平行地面方向的磁场强度x轴分量，H
b
为平行地面方向的y轴分量，ψ为飞行器偏航角的磁强计测量值；步骤S20，在飞行器上安装MEMS速率陀螺仪，测量飞行器的偏航角速率，得到飞行器偏航角速率测量信号，在飞行器上安装MEMS角度陀螺仪，测量飞行器的偏航角，得到飞行器偏航角陀螺测量值；然后与飞行器偏航角的磁强计测量值信号进行对比得到偏航角陀螺磁力测量误差信号；再对偏航角陀螺磁力测量误差信号进行非线性变换，得到角度陀螺测量误差非线性变换信号；然后叠加比例放大信号，得到角度陀螺补偿信号；再叠加速率陀螺仪测
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，李静，袁胜智，殷虎，董海迪，张涛涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：