[发明专利]基于互补重构技术的多传感器姿态融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及惯性导航领域，尤其是捷联惯性导航系统在利用单一惯性传感器(如陀螺仪传感器)数据进行载体姿态测量时，虽然短时间精度好，但是长期运行时的姿态测量结果由于积分作用产生累积误差，导致导航系统精度下降。本发明利用多传感器信息进行数据融合，可以用较低成本提高捷联惯性导航系统长时间精度。

背景技术

捷联惯性导航系统在计算时，需要把载体测得的加速度，角速度变化从载体坐标系转换到导航坐标系中，假设空间位置P在导航坐标系n的坐标表示为P(x_n,y_n,z_n)，在载体所在坐标系b的坐标表示为P(x_b,y_b,z_b)，则两者之间满足如下关系：

xnynzn=Cbn·xbybzb---(1)]]>

其中Cbn=T11T12T13T21T22T23T31T32T33,]]>称为姿态变换矩阵，或姿态矩阵。

姿态矩阵包含了载体当前的全部姿态信息。假设航向角为(以地理北向为七点，顺时针为正方向，逆时针为负方向，定义域为[-180°,+180°])，俯仰角θ(以载体横向水平轴为中心轴，绕中心轴转动，逆时针为正，顺时针为负，定义域[-90°,+90°])以及横滚角γ(以载体正向水平轴为中心轴转动，逆时针为正，顺时针为负，定义域[-90°,+90°])，则姿态矩阵中的各个元素可由下式给出：

一般的，为了更简便地描述从载体坐标系到导航坐标系的变换，采用了四元素这个数学工具。假设载体坐标系经过一次无中间过程的等效刚体旋转形成导航坐标系，其等效旋转矢量为如下所示：