[发明专利]一种垂直状态惯性导航的初始基准的建立方法

说明书

本发明公开一种垂直状态惯性导航的初始基准的建立方法，包括如下步骤：构建真实的弹体坐标系；构建虚拟的弹体坐标系；分别将测量得到的真实的弹体坐标系的Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度转换到虚拟的弹体坐标系；在预先设定的累计时间内，分别累计计算虚拟的弹体坐标系的X轴方向的加速度和Z轴方向的加速度；计算得到俯仰角的正弦值和余弦值；计算得到滚转角的正弦值和余弦值；由俯仰角的正弦值和余弦值以及滚转角的正弦值和余弦值计算得到虚拟的弹体坐标系的四元数；由虚拟的弹体坐标系的四元数计算得到真实的弹体坐标系的四元数。所述建立方法能够避免出现奇异值，并且精度不会下降。

技术领域

本发明涉及惯性导航的初始基准的建立方法技术领域。更具体地，涉及一种垂直状态惯性导航的初始基准的建立方法。

背景技术

通常，在惯性导航的初始基准的建立过程中，由水平加速度计的输出确定弹体的俯仰角和滚转角，初始基准的建立过程也称初值计算。根据反三角函数求解的特点，角度越小精度越高。因此，一般在俯仰角和滚转角小于10°的数值范围内进行初值计算。如果X向加速度计位于与水平面垂直或者准垂直状态，继续用传统的方法进行初值计算将产生较大的误差，甚至出现奇异值。

当X向加速度计位于与水平面垂直或者准垂直状态时，如何避免初值计算的误差成为本领域技术人员亟待解决的问题。

因此，需要提供一种垂直状态惯性导航的初始基准的建立方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直状态惯性导航的初始基准的建立方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种垂直状态惯性导航的初始基准的建立方法，包括如下步骤：

构建真实的弹体坐标系；

利用真实的弹体坐标系构建虚拟的弹体坐标系；

分别将测量得到的真实的弹体坐标系的Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度转换到虚拟的弹体坐标系，分别得到虚拟的弹体坐标系的X轴方向的加速度和Z轴方向的加速度；

在预先设定的累计时间内，分别累计计算虚拟的弹体坐标系的X轴方向的加速度和Z轴方向的加速度，分别获得虚拟的弹体坐标系的累计后的X轴方向的加速度和Z轴方向的加速度；

由虚拟的弹体坐标系的累计后的X轴方向的加速度计算得到俯仰角的正弦值和余弦值；由虚拟的弹体坐标系的累计后的Z轴方向的加速度计算得到滚转角的正弦值和余弦值；

由俯仰角的正弦值、俯仰角的余弦值、滚转角的正弦值和滚转角的余弦值计算得到虚拟的弹体坐标系的四元数；

由虚拟的弹体坐标系的四元数计算得到真实的弹体坐标系的四元数。

优选地，所述真实的弹体坐标系的原点O为弹体的质心，其X轴沿水平方向从弹体的质心指向弹头的方向，其Y轴沿竖直方向向上，真实的弹体坐标系的X轴、Y轴和Z轴两两垂直且构成右手坐标系。

优选地，所述虚拟的弹体坐标系的原点O′与所述真实的弹体坐标系的原点O重合，虚拟的弹体坐标系的X′轴沿真实的弹体坐标系的Y轴的负方向；虚拟的弹体坐标系的Y′轴沿真实的弹体坐标系的X轴的正方向；虚拟的弹体坐标系的X′轴、Y′轴和Z′轴两两垂直且构成右手坐标系。

优选地，所述真实的弹体坐标系的Y轴方向的加速度转换到虚拟的弹体坐标系的转换公式为：

δV′_x＝-δV_y；

其中，δV′_x为虚拟的弹体坐标系的X轴方向的加速度；δV_y为真实的弹体坐标系的Y轴方向的加速度；

所述真实的弹体坐标系的Z轴方向的加速度转换到虚拟的弹体坐标系的转换公式为：