[发明专利]用于估计固体的移动的方法

说明书

技术领域

本发明涉及估计固体的移动的方法。 

一般而言，本发明涉及用于确定固体的空间位置的姿态中心(attitude center)的领域。 

背景技术

姿态中心由加速计和磁力计构成，并适于执行用于确定具有姿态中心的固体的空间朝向的处理。 

特别地，一种这样的装置是从法国文献FR 02 04260获知的。 

在该文献中说明的装置产生达360°的固体的旋转角度的估计，并且相对于固体在其中移动的介质是完全自治的。 

并且，这种姿态中心不必使用速率陀螺仪，这降低了装置的成本并减小其整体尺寸。 

在文献FR 02 04260中说明的姿态中心在测量模型和对于来自姿态中心的信号的处理中将固体的朝向视为未知量。 

由于由固体的移动导致的加速度与由重力导致的加速度有关，因此，如果与重力加速度相比固体的移动的加速度较高，那么估计的角度属于错误。 

并且，固体在其中移动的同一介质可产生不被现有的姿态中心考虑的磁扰。 

发明内容

本发明的目的在于，克服上述的缺点并提出在这种类型的姿态中心中使用的用于估计固体的移动的方法，从而在可用数据的估计、计算成本以及结果的精度和鲁棒性方面提供优于在文献FR 02 04 260中 说明的方法的改进的性能。 

为此，本发明针对用于估计可在易于产生由具有三个变量的矢量定义的干扰的介质中移动的固体的的移动的方法，所述移动由具有六个变量的矢量定义，所述固体配备有具有至少三个敏感轴的至少一个对速度敏感的加速度传感器和具有至少三个敏感轴的至少一个对磁场敏感的磁场传感器。 

根据本发明，估计方法包括产生由具有六个变量的所述移动矢量和具有三个变量的所述干扰矢量组成的具有九个变量的矢量的步骤和将适于将所述具有九个变量的矢量转变成具有要被估计的至多五个未知变量的矢量的所述具有九个变量的矢量的加权的步骤。 

由于引入由具有九个变量的矢量表示的新的参数，因此，本发明的估计方法因此不仅考虑固体在陆地磁场和重力场中的取向，而且考虑由移动导致的加速度以及诸如在固体在其中移动的介质中出现的磁扰的干扰。 

本申请发现，根据固体以及它在其中移动的介质的移动条件，能够通过假定该矢量的至少四个变量是已知的将具有九个变量的矢量加权。 

由于分别具有三个敏感轴的加速度传感器和磁场传感器，能够确定这样加权的矢量的五个未知的变量。 

由于不仅确定固体的取向而且确定加速度或介质的干扰的固体的移动的该估计，使能够利用具有姿态中心的这种固体并执行本发明的估计方法。 

特别是能够捕获更快的移动，并在需要精确和测量稳定性的应用中使用该固体。 

同样地能够估计平移的固体相对于开始位置的位置。 

实际上，估计方法包括从移动配置表中选择移动配置的步骤，并且加权步骤适于根据所述选择的配置用具有九个变量的矢量中的已知的值代替未知变量。 

实际上，在给定的应用中，固体的空间移动很少是自由的。特别 地，如果固体可在易于产生磁扰的介质中移动，那么移动配置可选自包含在没有磁扰的介质中的移动、在具有一个维度的空间中的移动、在平面中的移动和具有至少两个已知的自由度的移动的一组移动配置。 

实际上，加权步骤包括选择适于修改装配固体的传感器的各权重的加权矢量的步骤，并且，该方法包括根据至少一个传感器的测量估计具有要估计的至多五个未知变量的具有九个变量的矢量的至少一个变量的步骤。 

因此，加权矢量使得其敏感轴中的一些或全部上的一些传感器能够被忽略，使得能够仅确定一些要被估计的变量。 

估计方法有利地包括迭代选择加权矢量和估计具有要估计的至多五个未知变量的矢量的至少一个变量的所述步骤的至少一个迭代步骤，在所述选择步骤中选择的加权矢量在各个迭代步骤中是不同的。 

通过实现多次并修改加权矢量的配置，能够交替地估计具有要估计的至多五个未知变量的矢量的不同变量。 

在本发明的一个实际的实施例中，估计方法包括选择适于忽略来自加速度传感器的测量的加权矢量的步骤、根据磁场传感器的测量估计具有要估计的至多五个未知变量的矢量的至少两个变量的步骤、选择适于忽略来自磁场传感器的测量的加权矢量的步骤和根据加速度传感器的测量估计具有要估计的至多五个未知矢量的所述矢量的至多其它三个变量的步骤。