惯性导航划桨算法制造技术

一种用于确定惯性导航系统中的组合的速度旋转补偿和划桨补偿的系统包括：陀螺仪，其被配置为提供具有来自三个正交轴的分量的测量的旋转角速率；加速度计，其被配置为提供具有来自三个正交轴的分量的测量的比力；以及处理器，其被配置为按单一的计算频率计算第一组合的速度旋转补偿和划桨补偿，该处理器被配置为：计算在第一个时间间隔内的瞬时旋转角速率与测量的比力变化的第一矢量积；以及将第一矢量积和第二矢量积相加，其中第二矢量积是在第二个时间间隔内的比力的变化的一部分和第一个时间间隔内测量的角速率的变化的矢量积；其中第一个时间间隔和第二个时间间隔每个是单一的计算频率的一个周期。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种用于确定惯性导航系统中的组合的速度旋转补偿和划桨补偿的系统包括：陀螺仪，其被配置为提供具有来自三个正交轴的分量的测量的旋转角速率；加速度计，其被配置为提供具有来自三个正交轴的分量的测量的比力；以及处理器，其被配置为按单一的计算频率计算第一组合的速度旋转补偿和划桨补偿，该处理器被配置为：计算在第一个时间间隔内的瞬时旋转角速率与测量的比力变化的第一矢量积；以及将第一矢量积和第二矢量积相加，其中第二矢量积是在第二个时间间隔内的比力的变化的一部分和第一个时间间隔内测量的角速率的变化的矢量积；其中第一个时间间隔和第二个时间间隔每个是单一的计算频率的一个周期。【专利说明】背景当参考点不确定时,确定交通工具的位置和对地速度是困难的。然而，目前的导航系统利用全球定位系统的帮助来确定参考点。某些情况下，GPS是不可用的和/或速度太慢，并且导航系统是独立的。这些系统常常利用一组陀螺仪来测量角速度和线性加速度。这些最初通过电动常平架系统，使用导航系作为基于该系统所位于的交通工具的设置参考系来实现。这些系统包括许多昂贵的机械部件以保证适当的运动，并且还包括每个常平架上的传感器(例如，加速度计和陀螺仪)，其用于测量姿态变化，即:用滚动角、俯仰角和偏航角参数表示的交通工具的方位变化。由于运动部件，常平架系统容易受到一些诱发误差的因素的影响，例如常平架锁定，当两个常平架并行且一致地转动时，易发生常平架锁定。此外，常平架的轴承和翼能够随着时间而阻延和/或磨损。甚至更多的，轴承并不是无摩擦的，这样也会在测量时引起误差。当系统经历误差时，在被证实能够重新使用前，它可从交通工具中被移除并且在非常特定的条件下被再校准。因此，这类系统仅仅有助于非常特定的市场的消费者。捷联式惯性导航系统(SINS)具有直接固联在系统底盘上的组件。底盘也被固定到其所位于的交通工具上。因此，系统中没有部件是移动的。这减轻了由摩擦和/或故障组件引起的误差，其也需要少量的校准。三个传感器测量线性加速度(^4)，三个传感器测量旋转角速率(ω^)。速度更新频率(例如，m)是用于对由加速度计和陀螺仪捕获的原始测量结果执行计算的时间间隔，并且在特定的时间阶段内逐渐地更新系统参数(例如，姿态、速度、位置等)。例如，更新率可以是一个系统的计算机时钟周期。由于计算的高计算量负担，原始测量结果在时间间隔t内被快速捕获，并且被计算设备上的软件方案处理。传感器提供以矢量形式`给出的与非重力加速度或比力(specific force)相关的原始数据，并且该数据被转化到与三个正交矢量分量的瞬时的交通工具姿态相关的参考系中。参考系B是在时间t等于(即时的交通工具主体方位，其中该交通工具的主体方位在频率为m的上一个更新周期内被测量。例如，原始测量结果以频率m被更新，所以使用上一个更新周期(m-Ι)中捕获的原始测量结果来计算在当前时刻t的交通工具的主体方位，因为在本次更新周期(即，t=tm)内的测量结果被捕获并计算与原始参考系B相关的交通工具的主体方位。系统中检测到的每个运动根据与上一个参考系B中的方位有关的交通工具主体的当前方位被计算。由传感器提供的原始测量的三个正交矢量分量以一组方向余弦或四元数给出，该方向余弦或四元数描述了就滚动角、俯仰角和偏航角而言的交通工具的空间方位和运动。P.G.Savage,“Strapdown Inertial Navigation Integration AlgorithmDesign Part2:Velocity and Position Algorithms，，Journal of Guidance, Control, andDynamics, vol21, N0.2, 1998, pp.208-221;和 “Strapdown System Algorithms” Advancesin Strapdown Inertial Systems, NATO AGARD Lecture Series N0.133，1984年 5 月，都把捷联式系统中的速度算法表示为如下的解析形式:【权利要求】1.一种用于确定惯性导航系统中的组合的速度旋转补偿和划桨补偿的系统，所述系统包括:一组陀螺仪，其被配置来测量旋转角速率并提供具有来自三个正交轴的分量的测量的旋转角速率；一组加速度计，其被配置来测量比力并提供具有来自三个正交轴的分量的测量的比力；以及处理器，其被耦合到所述一组陀螺仪和所述一组加速度计，并被配置为按单一的计算频率计算第一组合的速度旋转补偿和划桨补偿，所述处理器被配置为:计算在第一个时间间隔期间的瞬时旋转角速率与测量的比力变化的第一矢量积，其中所述瞬时旋转角速率是:在所述第一个时间间隔之前的第二个时间间隔期间测量的旋转角速率、在所述第一个时间间隔期间测量的旋转角速率的变化的一部分、以及在所述第二个时间间隔期间测量的旋转角速率的变化的一部分的累加和；以及将所述第一矢 量积和第二矢量积相加，其中所述第二矢量积是在所述第二个时间间隔期间的比力变化的一部分和所述第一个时间间隔期间测量的角速率的变化的矢量积，其中所述第一个时间间隔和所述第二个时间间隔中的每一个是所述单一的计算频率的一个周期。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述速度旋转补偿具有均等于零的初始的旋转角速率和比力。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器还被配置为:确定所述第一个时间间隔内的由于所述组合的速度旋转补偿和划桨补偿导致的速度变化；其中所述速度变化等于——具有速度旋转变化的所述第一组合的速度旋转补偿和划桨补偿与第二组合的速度旋转补偿和划桨补偿的累加和；其中利用来自于所述第二个时间间隔和第三个时间间隔的数据来计算所述第二组合的速度旋转补偿和划桨补偿；以及所述第三个时间间隔在所述第二个时间间隔之前。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述处理器还被配置为:将所述惯性导航系统中的速度变化计算为在第一个计算机时钟周期频率期间计算的系统速度以及所述第一个时间间隔内的所述速度旋转补偿和划桨补偿的变化的累加和。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述单一的计算频率快于计算机时钟周期频率。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述速度旋转补偿是:在所述第一个时间间隔中的测量的旋转角速率与所述第一个时间间隔期间的测量的比力的第三矢量积减去所述第二个时间间隔期间的测量的旋转角速率与所述第二个时间间隔期间的测量的比力的第四矢量积所得到的差的累加和与二分之一的乘积，其中所述累加和是在由一分式所限定的数量的子区间上计算的，所述分式为所述单一的计算频率除所述计算机时钟周期频率。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述组合的速度旋转补偿和划桨补偿被解析地表示为:(μη +-^Aa1 +吾Δα^χΔν, +古Av^1 \Δα,其中a 是在所述第一个时间间隔之前的第二个时间间隔期间测量的旋转角速率，△ Ci1是在所述第二个时间间隔期间测量的旋转角速率的变化，△ Ciw是在所述第二个时间间隔期间测量的旋转角速率的变化，八^是在所述第一时间间隔期间测量的比力的变化，以及Avw是在所述第二时间间隔期间测量的比力的变化。8.一种用于按单一的计算频率计算惯性导航系统的组合的速度旋转补偿和划桨补偿的装置，所述装置包括:第一测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：红辉·齐，
申请(专利权)人：希创唐纳惯性公司，
类型：
国别省市：