[发明专利]一种基于压缩结构的光纤捷联惯导系统姿态解算方法

权利要求书

1.一种基于压缩结构的光纤捷联惯导系统姿态解算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)根据等效旋转矢量微分方程计算在一个姿态更新周期内的五阶毕卡分量解，分别得到一阶旋转矢量项Δθ、二阶旋转矢量项ΔΦ₂、三阶旋转矢量项ΔΦ₃、四阶旋转矢量项ΔΦ₄和五阶旋转矢量项ΔΦ₅的理论值；

(2)在一个姿态更新周期H内，对陀螺仪的输出采样N次得角速率信号ω₁、ω₂、...、ω_N，并利用上一姿态更新周期内的角速率信号ω_-N+1、...、ω_-1、ω₀；

(3)对步骤(2)得到的2N个角速率信号进行拉格朗日插值，并在当前姿态更新周期内对该拉格朗日插值多项式积分，得到一阶旋转矢量项的估计值；

(4)利用前一姿态更新周期和当前姿态更新周期内的陀螺仪角速率信号，通过角速率矢量二叉积和三叉积的压缩组合来估计当前姿态更新周期内的二阶旋转矢量项和三阶旋转矢量项，并利用基于频率级数的泰勒展开法优化二叉积和三叉积的系数，使得二阶旋转矢量项和三阶旋转矢量项的估计值具有8阶精度；

(5)利用前一姿态更新周期和当前姿态更新周期内的陀螺仪角速率信号，通过角速率矢量三叉积和四叉积的压缩组合来估计当前姿态更新周期内的四阶旋转矢量项和五阶旋转矢量项，并利用基于频率级数的泰勒展开法优化三叉积和四叉积的系数，使得四阶旋转矢量项和五阶旋转矢量项的估计值具有8阶精度；

(6)将步骤(3)、(4)和(5)得到的估计值相加以作为一个姿态更新周期H内的旋转矢量估计值由旋转矢量估计值得到一个姿态更新周期H内的姿态变化四元数q(H)；

(7)用姿态变化四元数q(H)求得一个姿态更新周期H内的姿态四元数Q(t_m)。

2.根据权利要求1所述的一种基于压缩结构的光纤捷联惯导系统姿态解算方法，其特征在于，步骤(1)的具体方法是：

根据等效旋转矢量微分方程得到近似简化的等效旋转矢量微分方程：

式中，Φ是旋转矢量，|Φ|为旋转矢量Φ的模，ω是载体角速率矢量；

利用毕卡迭代法求解式(1)在一个姿态更新周期H内的五阶毕卡分量解，分别得到一阶旋转矢量项Δθ、二阶旋转矢量项ΔΦ₂、三阶旋转矢量项ΔΦ₃、四阶旋转矢量项ΔΦ₄和五阶旋转矢量项ΔΦ₅的理论值：

ΔΦ＝Δθ+ΔΦ₂+ΔΦ₃+ΔΦ₄+ΔΦ₅ (7)

式中，ΔΦ、Δθ、ΔΦ₂、ΔΦ₃、ΔΦ₄和ΔΦ₅分别为一个姿态更新周期H内的旋转矢量、一阶旋转矢量、二阶旋转矢量项、三阶旋转矢量项、四阶旋转矢量项和五阶旋转矢量项的理论值；姿态更新周期H＝t_m-t_m-1；t_m-1是前一姿态更新周期的结束时刻，t_m是当前姿态更新周期的结束时刻，m表示捷联惯性导航系统开始工作后的第m次姿态解算；θ(h)为从t_m-1时刻至t_m-1+h时刻累积的角增量矢量；|θ(h)|为θ(h)的模；ω(t_m-1+h)为载体在t_m-1+h时刻的角速率矢量,0≤h≤H。