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一種基于GNSS輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法與流程

文檔序號:40389851發(fā)布日期:2024-12-20 12:12閱讀:4來源:國知局
一種基于GNSS輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法與流程

本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,尤其涉及一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法。


背景技術(shù):

1、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種航位推算系統(tǒng),初始對準(zhǔn)是慣導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)航的前提,初始對準(zhǔn)的好壞將直接影響到系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。傳統(tǒng)的初始對準(zhǔn)一般在靜基座約束下進(jìn)行,而快速動(dòng)基座初始對準(zhǔn)能有效增強(qiáng)各種平臺的機(jī)動(dòng)性能,提高反應(yīng)能力和自身生存能力,在軍事應(yīng)用中具有重要意義。

2、初始對準(zhǔn)為是慣性導(dǎo)航的一個(gè)重要工作階段,在慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài)之前,初始對準(zhǔn)為慣導(dǎo)系統(tǒng)提供不可或缺的姿態(tài)初值。一般來說,慣性導(dǎo)航的初始對準(zhǔn)分為粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn)兩個(gè)階段。粗對準(zhǔn)的目的是在一定時(shí)間內(nèi)獲得一組粗略的姿態(tài)角,并且要求粗略的姿態(tài)角精度盡可能高,為接續(xù)的精對準(zhǔn)階段做準(zhǔn)備。

3、常用的船用慣性導(dǎo)航利用基于雙矢量定姿的解析粗對準(zhǔn)方法,可以快速得到粗對準(zhǔn)結(jié)果,但是計(jì)算量較大。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,提供一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,本發(fā)明通過利用船用gnss測速信息,通過微分的方式確定了gnss和船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系,減少了積分的復(fù)雜計(jì)算量,能夠快速準(zhǔn)確的完成初始對準(zhǔn),對準(zhǔn)精度高。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明專利提供的技術(shù)方案如下:

3、一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,該方法具體包括如下步驟:

4、s1,將慣性導(dǎo)航設(shè)備和gnss設(shè)備安裝在船體上,通過慣性導(dǎo)航設(shè)備獲取陀螺的角速度信息和加速度計(jì)的加速度信息,通過gnss設(shè)備測量獲取船體位置信息和速度信息;

5、s2,根據(jù)gnss測量的速度差分后得到加速度信息

6、s3,根據(jù)gnss測量的速度位置,獲取地球自轉(zhuǎn)角速度和牽連速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù);

7、s4,將獲取的導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行iir低通濾波;

8、s5,進(jìn)行iir低通濾波后導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)迭代計(jì)算獲取慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)結(jié)果。

9、進(jìn)一步地,所述gnss測量的速度差分后得到加速度信息具體獲取為:

10、

11、其中,gn為重力加速度,l為緯度、ve為東向速度、vn為北向速度,ωie為地球自轉(zhuǎn)角速度,為載體坐標(biāo)系b系到地理坐標(biāo)系n系之間的姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣,fb為加速度計(jì)比力,為由載體運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)引起的哥氏加速度;為由載體運(yùn)動(dòng)引起的對地向心加速度,r為地球半徑。

12、進(jìn)一步地,所述地球自轉(zhuǎn)角速度和牽連速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)獲取具體為:根據(jù)gnss測量的速度差分后得到加速度信息公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換得:

13、

14、令

15、即可求出在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)和

16、進(jìn)一步地,所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行iir低通濾波具體為:

17、將獲取的在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)和進(jìn)行濾波得到和

18、進(jìn)一步地,所述迭代計(jì)算獲取慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)結(jié)果具體為:

19、

20、其中,tk1為對準(zhǔn)中間時(shí)刻,tk2為對準(zhǔn)結(jié)束時(shí)刻;為粗對準(zhǔn)開始時(shí)刻到粗對準(zhǔn)結(jié)束時(shí)刻姿態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣;和分別為gnss測得加速度在導(dǎo)航系n系和加速度計(jì)測得加速度在b0系的投影。

21、基于上述方案,本發(fā)明的裝置經(jīng)過實(shí)踐取得了積極有益的效果:

22、1.本發(fā)明一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法通過利用船用gnss測速信息,通過微分的方式確定了gnss和船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系,減少了積分的復(fù)雜計(jì)算量,能夠快速準(zhǔn)確的完成初始對準(zhǔn),對準(zhǔn)精度高。



技術(shù)特征:

1.一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,其特征在于,該方法具體包括如下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,其特征在于,所述gnss測量的速度差分后得到加速度信息具體獲取為:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,其特征在于,所述地球自轉(zhuǎn)角速度和牽連速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)獲取具體為:根據(jù)gnss測量的速度差分后得到加速度信息公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換得:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,其特征在于,所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行iir低通濾波具體為:

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于gnss輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,其特征在于,所述迭代計(jì)算獲取慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)結(jié)果具體為:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于GNSS輔助的船用慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)方法,該方法具體包括如下步驟:S1,將慣性導(dǎo)航設(shè)備和GNSS設(shè)備安裝在船體上,通過慣性導(dǎo)航設(shè)備獲取陀螺的角速度信息和加速度計(jì)的加速度信息,通過GNSS設(shè)備測量獲取船體位置信息和速度信息;S2,根據(jù)GNSS測量的速度差分后得到加速度信息S3,根據(jù)GNSS測量的速度位置,獲取地球自轉(zhuǎn)角速度和牽連速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù);S4,將獲取的導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR低通濾波;S5,進(jìn)行IIR低通濾波后導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影數(shù)據(jù)迭代計(jì)算獲取慣性導(dǎo)航粗對準(zhǔn)結(jié)果。本發(fā)明利用船用GNSS測速信息,通過微分的方式確定GNSS和船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系,減少了積分復(fù)雜計(jì)算量,快速準(zhǔn)確的完成初始對準(zhǔn)。

技術(shù)研發(fā)人員:劉偉,矯鴻遠(yuǎn),薛鴻印,鄒銳,宋世磊,王昕懿,譚泓
受保護(hù)的技術(shù)使用者:中船航??萍加邢挢?zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/19
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