一种惯性系下位姿精密积分解算方法及系统技术方案

技术编号:41787839 阅读:31 留言:0更新日期:2024-06-24 20:15
本发明专利技术公开了一种惯性系下位姿精密积分解算方法及系统,方法包括:S100、设定地心惯性坐标系为导航解算坐标系,并设定初始时刻的地心惯性坐标系与地心地固坐标系重合;S200、根据初始时刻的地心惯性坐标系获取载体包括初始位置、初始速度以及初始姿态在内的初始状态信息;S300、利用陀螺仪和加速度计测量载体在中间时刻下的加速度和角速度,并将该加速度与角速度在地心惯性坐标系下积分,得到载体在终止时刻下的坐标;S400、将载体在终止时刻下的坐标扣除地心地固坐标系在地心惯性坐标系下的运动量,得到新的载体位姿信息;S500、利用误差方程对新的载体位姿信息进行校正,得到最终的载体位姿信息。提升计算效率,并降低惯性定位定姿解算方法造成的误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动测量,更具体地,涉及一种惯性系下位姿精密积分解算方法及系统


技术介绍

1、惯性导航系统基于牛顿力学的原理,利用陀螺仪测量载体相对于惯性空间的姿态变化信息、利用加速度计测量载体相对于惯性空间的加速度信息,通过给定初始状态,该系统可以根据陀螺的输出建立相应的姿态矩阵,并根据所建立的姿态矩阵将加速度计的测量值在相应的坐标系下进行积分,得出运载体的三维速度、位置和姿态。由于惯性导航系统采用积分解算的方式来解算载体的位置姿态等状态信息,使得惯性系统解算中的误差不断累积,并最终影响导航解算的精度和可靠性。为了提高解算精度和性能,可通过改进惯性导航系统中陀螺仪和加速度计的性能来减小这类硬件本身的误差。但由于惯导传感器本身就是很精密的仪器,其制作工艺极其复杂,惯性仪表性能的微小提升所需要付出较高得的代价。从理论方法层面解决此问题不仅成本较低,且通用性广。

2、积分运算是惯性导航系统实际应用过程中基础的、必不可少的环节,积分解算模型的特点和性能极大的影响位置姿态的精度及正确性。传统方法解算都以地心地固坐标系为基准,相应的惯性导航更新算法本质上本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤S200中,所述初始状态信息的获取包括:

3.根据权利要求2所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤S201中,所述初始时刻的载体坐标系到地心惯性坐标系的坐标转换矩阵(初始姿态)为:

4.根据权利要求3所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,所述初始时刻的载体坐标系到地心地固坐标系的坐标转换矩阵为:

5.根据权利要求3所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,所述初始时刻的...

【技术特征摘要】

1.一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤s200中,所述初始状态信息的获取包括:

3.根据权利要求2所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤s201中,所述初始时刻的载体坐标系到地心惯性坐标系的坐标转换矩阵(初始姿态)为:

4.根据权利要求3所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,所述初始时刻的载体坐标系到地心地固坐标系的坐标转换矩阵为:

5.根据权利要求3所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,所述初始时刻的载体坐标系到导航坐标系的坐标转换矩阵为:

6.根据权利要求2所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤s202中,所述载体在地心惯性坐标系下的初始三维速度为:

7.根据权利要求2所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤s203中,所述载体的初始位置为:

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种惯性系下位姿精密积分解算方法,其特征在于,步骤s300中,所述终止时刻为解算的目标时刻,所述载体在终止时刻的位姿信息通过状态更新公式进...

【专利技术属性】
技术研发人员:董翠军毛庆洲周宝定唐超熊勇钢朱旭波胡伟李玉路蒋志强谭京坤王中玉李蔚铮朱碧堂党海龙
申请(专利权)人:武汉汉宁轨道交通技术有限公司
类型:发明
国别省市:

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