【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性导航，尤其涉及自主测量姿态的方法，具体为一种高频姿态同步测量方法及装置。
技术介绍
1、惯性导航是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件(加速度计)来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。
2、在提供初始位置信息的情况下，惯性导航设备可利用内置惯性传感器完成姿态信息的自主测量进行初始对准。初始对准结束后，惯性导航设备可利用内置惯性传感器持续进行姿态更新，并且在外部位置信息有效时进行导航误差的估计和修正。
3、如图5所示，现有产品的导航解算和姿态更新频率一般为固定频率且不超过200hz，无法满足新型海军光电装备1khz姿态信息实时测量同步输出的需求，即现有惯性导航设备的姿态测量频率较低无法满足实时测量高频输出姿态信息需求，因此我们需要提出一种高频姿态同步测量方法及装置，在保留现有产品导航解算流程的前提下，实现了姿态更新实时测量和高频输出，并且允许用户对姿态更新频率进行灵活配置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高频姿态同步测量方法及装置，提高了姿态测量频率，并且具备频率调节能力和对外进行数据同步的能力，满足了新型海军光电设备的高频姿态实时测量需求；实现了姿态更新实时测量和高频输出，并且允许用户对姿态更新频率进行灵活配置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高频姿态同步测量装置，包括电性连接的惯性传感器组件和导航计算机组件，所述惯
3、优选的，所述陀螺仪和加速度计均设置有三个，所述陀螺仪和加速度计采用4khz采样频率同步采样。
4、优选的，所述惯性传感器组件采集的数据缓存至两片数据缓存区，在数据缓存满时进行误差补偿得到两路不同频率的陀螺角速率和加速度的数据，其中一路数据为200hz陀螺角速率和加速度的数据，另一路数据为用户自定义频率的陀螺角速率和加速度的数据。
5、优选的，所述用户自定义频率为1khz，两路数据的采样时刻严格对齐，具有一致的时间延迟特性。
6、优选的，200hz陀螺角速率和加速度的数据用于正常的姿态更新、速度更新、位置更新以及外部辅助信息有效时的组合导航。
7、优选的，每次200hz姿态更新结束后，将当前姿态更新结果赋值给用户自定义频率的姿态信息，并且在每个自定义频率周期利用最新的陀螺角速率和加速度数据进行姿态更新，姿态更新均采用四元数的形式，输出时，根据用户要求转化为欧拉角进行输出。
8、优选的，所述dc模块为直流模块，用于处理和调整直流电源的电压、电流或其他特性，通过特定的电路设计和控制方式，对输入的直流电源进行电压调整、电流控制操作，并输出所需的电源特性；
9、所述v/f模块用于将输入的电压信号转换成对应的频率信号输出，v/f模块包括一个电压探测电路和一个频率调节电路，电压探测电路用于测量输入电压的大小，通过电路的放大和调节，将电压信号转换为与之成比例的电流信号；频率调节电路则根据电流信号来控制输出信号的频率，使用计数器或者振荡器来实现频率的调节；
10、所述ncu模块为以soc芯片为核心，搭载rs422串口以太网和非易失存储器的专门用于导航解算的嵌入式计算机。
11、基于上述的一种高频姿态同步测量装置，本专利技术还提供了一种高频姿态同步测量方法，包括如下步骤：
12、s1、在arm核0中，以4khz的频率采集陀螺仪和加速度计的原始数据，分别为1000hz和200hz频率的数据处理的缓存原始数据；
13、s2、在arm核0中，当200hz数据就绪时，一次性对20组数据循环进行四子样误差补偿，得到200hz角增量和加速度增量，并且通过核间通信共享至arm核1；
14、s3、在arm核1中，利用200hz数据进行姿态更新；
15、s4、在arm核0中，当200hz数据未就绪，但是高频数据就绪时，根据输出频率配置情况进行多子样误差补偿，得到指定频率的角增量和加速度增量，并且通过核间通信共享至arm核1；
16、s5、arm核1接收高频陀螺角速率和加速度进行姿态更新；
17、s6、若任务未完成(即未断电)，将循环执行步骤s1至步骤s5。
18、优选的，在s1中，采样得到的两个数据分别为：
19、200hz陀螺角速率和加速度数据与用户自定义的1khz频率的陀螺角速率和加速度数据，且两路数据的采样时刻严格对齐，具有一致的时间延迟特性。
20、优选的，在s2中，200hz陀螺角速率和加速度数据用于正常的姿态更新、速度更新、位置更新以及外部辅助信息有效时的组合导航；每次200hz姿态更新结束后，将当前姿态更新结果赋值给用户自定义频率的姿态信息，并且在每个自定义频率周期利用最新的陀螺角速率和加速度数据进行姿态更新。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
22、本专利技术提高了姿态测量频率，并且具备频率调节能力和对外进行数据同步的能力，满足了新型海军光电设备的高频姿态实时测量需求；实现了姿态更新实时测量和高频输出，并且允许用户对姿态更新频率进行灵活配置。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：包括电性连接的惯性传感器组件和导航计算机组件，所述惯性传感器组件的原始采样频率采用4kHz采样频率，所述惯性传感器组件包括陀螺仪和加速度计，所述导航计算机组件包括DC模块、V/F模块和NCU模块，所述DC模块接28V电压，所述NCU模块包括用于数据采集预处理的ARM核0和用于姿态解算的ARM核1，所述陀螺仪和加速度计均与ARM核0信号连接，所述ARM核0与ARM核1之间采用通信连接的方式实现核间数据共享。
2.根据权利要求1所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述陀螺仪和加速度计均设置有三个，所述陀螺仪和加速度计采用4kHz采样频率同步采样。
3.根据权利要求1所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述惯性传感器组件采集的数据缓存至两片数据缓存区，在数据缓存满时进行误差补偿得到两路不同频率的陀螺角速率和加速度的数据，其中一路数据为200Hz陀螺角速率和加速度的数据，另一路数据为用户自定义频率的陀螺角速率和加速度的数据。
4.根据权利要求3所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述用户
5.根据权利要求4所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：200Hz陀螺角速率和加速度的数据用于正常的姿态更新、速度更新、位置更新以及外部辅助信息有效时的组合导航。
6.根据权利要求5所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：每次200Hz姿态更新结束后，将当前姿态更新结果赋值给用户自定义频率的姿态信息，并且在每个自定义频率周期利用最新的陀螺角速率和加速度数据进行姿态更新，姿态更新均采用四元数的形式，输出时，根据用户要求转化为欧拉角进行输出。
7.根据权利要求1所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述DC模块为直流模块，用于处理和调整直流电源的电压、电流或其他特性，通过特定的电路设计和控制方式，对输入的直流电源进行电压调整、电流控制操作，并输出所需的电源特性；
8.一种高频姿态同步测量方法，基于权利要求1-7任意一项所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种高频姿态同步测量方法，其特征在于：在S1中，采样得到的两个数据分别为：
10.根据权利要求9所述的一种高频姿态同步测量方法，其特征在于：在S2中，200Hz陀螺角速率和加速度数据用于正常的姿态更新、速度更新、位置更新以及外部辅助信息有效时的组合导航；每次200Hz姿态更新结束后，将当前姿态更新结果赋值给用户自定义频率的姿态信息，并且在每个自定义频率周期利用最新的陀螺角速率和加速度数据进行姿态更新。
...【技术特征摘要】
1.一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：包括电性连接的惯性传感器组件和导航计算机组件，所述惯性传感器组件的原始采样频率采用4khz采样频率，所述惯性传感器组件包括陀螺仪和加速度计，所述导航计算机组件包括dc模块、v/f模块和ncu模块，所述dc模块接28v电压，所述ncu模块包括用于数据采集预处理的arm核0和用于姿态解算的arm核1，所述陀螺仪和加速度计均与arm核0信号连接，所述arm核0与arm核1之间采用通信连接的方式实现核间数据共享。
2.根据权利要求1所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述陀螺仪和加速度计均设置有三个，所述陀螺仪和加速度计采用4khz采样频率同步采样。
3.根据权利要求1所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述惯性传感器组件采集的数据缓存至两片数据缓存区，在数据缓存满时进行误差补偿得到两路不同频率的陀螺角速率和加速度的数据，其中一路数据为200hz陀螺角速率和加速度的数据，另一路数据为用户自定义频率的陀螺角速率和加速度的数据。
4.根据权利要求3所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：所述用户自定义频率为1khz，两路数据的采样时刻严格对齐，具有一致的时间延迟特性。
5.根据权利要求4所述的一种高频姿态同步测量装置，其特征在于：200hz陀螺角速率和加速度的数据用于正常...
【专利技术属性】
技术研发人员：程日成，艾文宇，杜勇，李建岭，廖世康，
申请(专利权)人：中船星惯科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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