基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及捷聯(lián)慣導(dǎo)算法，具體是一種基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法破壞剛體在空間運(yùn)動(dòng)的完整性、增加算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度、以及在高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下難以滿足高解算精度的要求的問(wèn)題?；诼菪噶康慕萋?lián)姿態(tài)位置一體化更新算法，該算法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的：1)根據(jù)剛體的角速度和比力，求解出在時(shí)間[tk,tk+H]內(nèi)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的螺旋矢量增量；2)根據(jù)螺旋矢量增量，求解出在時(shí)間[tk,tk+H]內(nèi)剛體的更新對(duì)偶四元數(shù)；3)根據(jù)更新對(duì)偶四元數(shù)，實(shí)時(shí)更新剛體的姿態(tài)位置對(duì)偶四元數(shù)；4)根據(jù)姿態(tài)位置對(duì)偶四元數(shù)，求解出在tk+H時(shí)刻剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的平移矢量。本發(fā)明適用于常規(guī)彈藥制導(dǎo)系統(tǒng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及捷聯(lián)慣導(dǎo)算法，具體是一種基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法。
【背景技術(shù)】
[0002]高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下的高精度捷聯(lián)慣導(dǎo)算法是常規(guī)彈藥制導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。在高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下，剛體在空間的運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。對(duì)此，傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法以向量代數(shù)為理論基礎(chǔ)，應(yīng)用方向余弦矩陣或四元數(shù)研究剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用向量研究剛體的平移運(yùn)動(dòng)。因此，傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法在工程實(shí)現(xiàn)中需分別設(shè)計(jì)姿態(tài)更新算法和速度更新算法(姿態(tài)更新算法和速度更新算法具體是指:采用積分角速度得到載體系相對(duì)導(dǎo)航系的姿態(tài)矩陣，利用此姿態(tài)矩陣將加速度信息轉(zhuǎn)換到導(dǎo)航系中，再將導(dǎo)航系中的加速度信息積分得到剛體的速度信息，再進(jìn)行積分得到剛體的位置信息)，由此不僅破壞了剛體在空間運(yùn)動(dòng)的完整性，增加了算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，而且在高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下難以滿足高解算精度的要求?；诖耍斜匾l(fā)明一種全新的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法，以解決傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法破壞剛體在空間運(yùn)動(dòng)的完整性、增加算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度、以及在高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下難以滿足高解算精度的要求的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)算法破壞剛體在空間運(yùn)動(dòng)的完整性、增加算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度、 以及在高旋轉(zhuǎn)環(huán)境下難以滿足高解算精度的要求的問(wèn)題，提供了一種基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法，該算法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0005]I)假設(shè)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)，剛體的螺旋矢量更新周期為H，陀螺儀的采樣周期和加速度計(jì)的采樣周期均為h，陀螺儀的采樣子樣數(shù)和加速度計(jì)的采樣子樣數(shù)均為N，則H = Nh ;設(shè)定N = 3，則H = 3h ;通過(guò)陀螺儀實(shí)時(shí)測(cè)出剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的角速度；通過(guò)加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)出剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的比力；根據(jù)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的角速度和剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的比力，求解出在時(shí)間[tk，tk+H]內(nèi)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的螺旋矢量增量；求解公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于螺旋矢量的捷聯(lián)姿態(tài)位置一體化更新算法，其特征在于:該算法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的: 1)假設(shè)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系進(jìn)行螺旋運(yùn)動(dòng)，剛體的螺旋矢量更新周期為H，陀螺儀的采樣周期和加速度計(jì)的采樣周期均為h，陀螺儀的采樣子樣數(shù)和加速度計(jì)的采樣子樣數(shù)均為N，則H = Nh ;設(shè)定N = 3，則H = 3h ;通過(guò)陀螺儀實(shí)時(shí)測(cè)出剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的角速度；通過(guò)加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)出剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的比力；根據(jù)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的角速度和剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的比力，求解出在時(shí)間[tk，tk+H]內(nèi)剛體相對(duì)慣性參考坐標(biāo)系的螺旋矢量增量；求解公式如下:
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK103983267SQ201410243487
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】李 杰, 劉俊, 秦麗, 范建英, 張曉明, 石云波, 鮑愛(ài)達(dá), 景增增, 張松, 范成葉 申請(qǐng)人:中北大學(xué)