[发明专利]一种系留飞艇姿态测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及组合导航与制导、姿态测量与控制领域,特别是一种系留飞艇姿态测量装置及测量方法。

背景技术

系留艇升空后长期漂浮在空中进行工作，需要实时获得系留艇的高精度姿态信息，用于对系留艇进行姿态控制。为此需要研制姿态测量装置用于对系留艇的姿态等信息进行高精度的测量。

目前通常在系留艇上使用捷联惯性导航系统或多天线GPS测姿系统两种方式进行。捷联惯导不依赖任何外界信息，能测量出载体的真北航向、俯仰和滚动，但在初始对准期间要求载体相对静止，在一定时间内测量精度高，随着时间的推移精度会逐渐下降。多天线GPS测姿系统精度高，但完全依赖于GPS信息，易受干扰，GPS信息中断则测量中断。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种系留飞艇姿态测量装置及测量方法，解决系留艇在空中长时间工作的姿态测量问题，提高测量精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种系留飞艇姿态测量装置，包括安装在系留飞艇桁架上的激光陀螺捷联惯导，还包括导航处理模块、GPS定位定向模块，所述导航处理模块包括FPGA、DSP，所述FPGA与所述DSP双向连接，所述FPGA与所述激光陀螺捷联惯导、GPS定位定向模块、系留飞艇控制系统连接。

作为优选方案，所述FPGA通过数字隔离器与所述GPS定位定向模块连接，所述激光陀螺捷联惯导的输出的三路加速度信号和三路角速度信号依次通过光耦接收隔离器、电平转换电路输入FPGA，所述FPGA通过RS422差分驱动器将同步采集脉冲送入所述激光陀螺捷联惯导，所述FPGA通过RS422接口与所述系留飞艇控制系统连接。

作为优选方案，所述GPS定位定向模块采用OEM模块。

系留飞艇姿态测量方法为：

1）选用系留飞艇所在地东北天地理坐标系为参考坐标系，利用激光陀螺捷联惯导测量的角速度和加速度，计算得到参考坐标系到系留飞艇坐标系的方向余弦矩阵

其中，θ、γ、ψ分别为系留飞艇俯仰角、横滚角和方位角；

2）定义方向余弦矩阵的转置矩阵为姿态矩阵T，则：

(Ctb)-1=(Ctb)t=Cbt=T,]]>