[发明专利]捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法

权利要求书

1.一种捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

定义坐标系；

根据所述坐标系的相互位置关系确定导航坐标系和惯性坐标系的转换矩阵

将基于单轴旋转的捷联式微机电惯性导航系统按正反连续旋转的方式进行旋转，求解基座惯性坐标系与IMU坐标系之间的转换矩阵

确定所述惯性坐标系和所述基座惯性坐标系之间的转换矩阵

根据所述转换矩阵所述转换矩阵和所述转换矩阵获取粗对准结束之后的捷联矩阵表达式；

根据所述捷联矩阵表达式并通过改进的多重渐消因子强跟踪滤波算法进行精对准，获得姿态矩阵

2.根据权利要求1所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，所述根据所述坐标系的相互位置关系确定导航坐标系和惯性坐标系的转换矩阵进一步包括：

根据载体所在位置的纬度L及时间间隔Δt得到所述转换矩阵公式为：

其中，ω_ie为地球自转角速率。

3.根据权利要求1所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，所述将基于单轴旋转的捷联式微机电惯性导航系统按正反连续旋转的方式进行旋转，进一步包括：

设初始时刻所述IMU坐标系s系与载体坐标系b系重合，使IMU先绕z轴正向以角速率ω＝20°/s旋转360度，再反向以角速率ω＝20°/s旋转360度，单轴正反交替连续旋转，其中，

在正向旋转时，所述IMU坐标系到所述载体坐标系的转换矩阵为：

其中，t为转动时间；

在反向旋转时，所述IMU坐标系到所述载体坐标系的转换矩阵为：

4.根据权利要求3所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，所述转换矩阵表示为在摇摆动基座状态下，利用四元数法对方向余弦矩阵微分方程进行更新，其中，为陀螺的输出数据。

5.根据权利要求1所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，所述转换矩阵的求解公式为：

其中，V(t_k1)、V(t_k2)为t_k1、t_k2时刻的速度值。

6.根据权利要求1所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，所述捷联矩阵表达式为

7.根据权利要求6所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，所述改进的多重渐消因子强跟踪滤波算法为基于卡尔曼滤波的改进算法，所述改进的多重渐消因子强跟踪滤波算法的一步预测均方误差为：

其中，D为渐消因子组成的对角阵，Φ为状态转移矩阵，P为均方误差，Γ为系统噪声驱动阵，Q为系统噪声方差阵。

8.根据权利要求7所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，还包括：

构建以速度为观测量的滤波模型：

状态方程：

量测方程：Y(t)＝H(t)X(t)+V(t)，

系统状态向量：

系统矩阵：

系统噪声驱动阵：

并且，对所述滤波模型进行离散化处理，获取离散卡尔曼滤波模型。

9.根据权利要求7或8所述的捷联式微机电惯性导航系统的动基座对准方法，其特征在于，根据所述捷联矩阵表达式并通过改进的多重渐消因子强跟踪滤波算法进行精对准，获得姿态矩阵进一步包括：

利用所述多重渐消因子强跟踪滤波算法估计的失准角φ_E、φ_N、φ_U，且滤波计算获得所述姿态矩阵又其中由测角元件测量的角度计算得出，从而得到的表达式，以及通过提取俯仰角、横滚角、航向角得到所述载体的姿态角，完成基于旋转调制的捷联式微机电惯性导航系统的初始对准。