[发明专利]一种机载分布式POS数据融合方法

权利要求书

1.一种机载分布式位置姿态测量系统数据融合方法，具体步骤为：

1.1计算t_k时刻子节点处冗余的位置和姿态信息；

1.2计算t_k时刻子节点的量测向量，并利用量测自举策略，生成自举量测集合；

1.3使用Metropolis-Hastings采样准则对自举量测集合中的元素进行采样，得到子节点的有效量测集合；

1.4计算有效量测集合中每个有效量测向量的权重和量测噪声矩阵；

1.5使用序贯滤波对子节点进行数据融合，将融合结果用于该子节点t_k时刻运动参数的校正；

1.6对其它未进行数据融合和运动参数校正的子节点重复步骤1.1到1.5，直至所有子节点完成t_k时刻的数据融合和运动参数的校正；

1.7 t_k＝t_k+1，执行步骤1.1到1.6，直至完成所有子节点在所有时刻的数据融合和运动参数的校正。

2.根据权利要求1所述的机载分布式位置姿态测量系统数据融合方法，其特征在于：所述的步骤1.1中计算t_k时刻子节点处冗余的位置和姿态信息的具体步骤为：

2.1子节点进行捷联解算

相关参考坐标系的定义包括：e为地球坐标系；主节点和子节点处导航坐标系均为东北天地理坐标系，主节点的导航坐标系用n表示，第J个子节点的导航坐标系和计算导航坐标系分别用n_J和n′_J表示，J＝1,2,,N，N为子节点的个数；载体坐标系原点为载体重心，x轴沿载体横轴向右，y轴沿载体纵轴向前，z轴沿载体竖轴向上，该坐标系固定在载体上，称为右前上载体坐标系，用b_m、b_J分别代表主POS和第J个子节点的载体坐标系，J＝1,2,,N；

各子节点通过捷联解算后将得到t_k时刻各自所在处的位置[L^J λ^J H^J]^T，姿态[ψ^J θ^Jγ^J]^T和速度其中，L^J、λ^J和H^J分别表示第J个子节点的纬度、经度和高度；ψ^J、θ^J和γ^J分别表示第J个子节点的航向角、俯仰角和横滚角；和分别表示第J个子节点的东向速度、北向速度和天向速度；

2.2子节点冗余位置、姿态信息的获取

a)子节点冗余位置信息的获取

通过安装在机翼上的光纤光栅传感器，获取t_k时刻任意子节点处的应变信息，进而获得其相对其初始位置的位移以及任意两个子节点J、J′间的相对位置信息ΔP_J←J′，ΔP_J←J′代表任意两个子节点J、J′之间纬度、经度、高度的差值，J、J′＝1,2,,N；J≠J′；

在t_k时刻，第J个子节点经过捷联解算后得到的位置为[L^J λ^J H^J]^T,J＝1,2,,N，其它N-1个子节点捷联解算后的位置表示为[L^J′ λ^J′ H^J′]^T，J′＝1,2,,N,J′≠J；第J个子节点处的冗余位置信息可表示为：

[L^J←J′ λ^J←J′ H^J←J′]^T＝[L^J′ λ^J′ H^J′]^T+ΔP_J←J′(J,J′＝1,2,…,N；J≠J′)

由此，加上自身捷联解算得到的位置信息，第J个子节点处共有N个纬度、经度、高度计算值，即[L^J λ^J H^J]^T和[L^J←J′ λ^J←J′ H^J←J′]^T，J、J′＝1,2,…,N,J′≠J；将当前子节点J直接捷联解算得到的位置信息[L^J λ^J H^J]^T重新记为其余N-1个位置信息[L^J←J′ λ^J←J′ H^J←J′]^T重新记为

b)子节点冗余姿态信息的获取

利用光纤光栅传感器测得的t_k时刻各子节点的角位移信息，构建任意两个子节点J、J′载体坐标系之间的转换矩阵第J个子节点处的载体坐标系b_J系与该点计算导航坐标系n_J系之间的转换矩阵表示为转换矩阵也称为姿态矩阵，其它N-1个子节点处的姿态矩阵表示为第J个子节点处的冗余姿态矩阵可表示为：

其中，

在t_k时刻，第J个子节点处就有N个姿态矩阵；利用这N个姿态矩阵，可计算得到N个姿态信息，即N个姿态角；姿态角的具体计算方法如下：

将记为：

其中，T_Jxy为矩阵中第x行、第y列的元素，x＝1,2,3，y＝1,2,3；则第J个子节点的姿态角，包括航向角ψ^J、俯仰角θ^J和横滚角γ^J的主值，即和分别为：

航向角ψ^J、俯仰角θ^J和横滚角γ^J的取值范围分别定义为[0，2π]、[-π，+π]；那么，ψ^J、θ^J和γ^J的真值可由下式确定：

按照上述姿态角的计算方法，计算出第J个子节点处N-1个冗余姿态矩阵对应的N-1个冗余姿态信息，J,J′＝1,2,…,N；J≠J′；将由子节点J自身的姿态矩阵解算出的姿态角重新记为由其余N-1个姿态矩阵解算出的姿态角记为