[发明专利]基于螺旋矢量的捷联姿态位置一体化更新算法

说明书

技术领域

本发明涉及捷联惯导算法，具体是一种基于螺旋矢量的捷联姿态位置一体化更新算法。

背景技术

高旋转环境下的高精度捷联惯导算法是常规弹药制导系统的关键技术之一。在高旋转环境下，刚体在空间的运动是旋转运动和平移运动的合成运动。对此，传统的捷联惯导算法以向量代数为理论基础，应用方向余弦矩阵或四元数研究刚体的旋转运动，应用向量研究刚体的平移运动。因此，传统的捷联惯导算法在工程实现中需分别设计姿态更新算法和速度更新算法(姿态更新算法和速度更新算法具体是指：采用积分角速度得到载体系相对导航系的姿态矩阵，利用此姿态矩阵将加速度信息转换到导航系中，再将导航系中的加速度信息积分得到刚体的速度信息，再进行积分得到刚体的位置信息)，由此不仅破坏了刚体在空间运动的完整性，增加了算法设计和实现的复杂度，而且在高旋转环境下难以满足高解算精度的要求。基于此，有必要发明一种全新的捷联惯导算法，以解决传统的捷联惯导算法破坏刚体在空间运动的完整性、增加算法设计和实现的复杂度、以及在高旋转环境下难以满足高解算精度的要求的问题。

发明内容

本发明为了解决传统的捷联惯导算法破坏刚体在空间运动的完整性、增加算法设计和实现的复杂度、以及在高旋转环境下难以满足高解算精度的要求的问题，提供了一种基于螺旋矢量的捷联姿态位置一体化更新算法。

本发明是采用如下技术方案实现的：基于螺旋矢量的捷联姿态位置一体化更新算法，该算法是采用如下步骤实现的：

1)假设刚体相对惯性参考坐标系进行螺旋运动，刚体的螺旋矢量更新周期为H，陀螺仪的采样周期和加速度计的采样周期均为h，陀螺仪的采样子样数和加速度计的采样子样数均为N，则H＝Nh；设定N＝3，则H＝3h；通过陀螺仪实时测出刚体相对惯性参考坐标系的角速度；通过加速度计实时测出刚体相对惯性参考坐标系的比力；根据刚体相对惯性参考坐标系的角速度和刚体相对惯性参考坐标系的比力，求解出在时间[t_k,t_k+H]内刚体相对惯性参考坐标系的螺旋矢量增量；求解公式如下：

ΔΦ^=α^1+α^2+α^3+920(α^1×α^3)+2740α^2×(α^3-α^1)---(1);]]>