[发明专利]一种基于高精度IMU的气浮台初始对准方法及系统

权利要求书

1.一种基于高精度IMU的气浮台初始对准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：定义惯性坐标系、地球固连坐标系、东北天坐标系、平台系、本体系和基座惯性坐标系；

步骤S2：根据地球自转角速度和气浮台所处地理经纬度得到惯性坐标系到东北天坐标系的姿态变换矩阵；

步骤S3：根据陀螺传感输出四元数得到本体系到基座惯性坐标系的姿态变换矩阵；

步骤S4：根据双矢量定姿原理得到基座惯性坐标系到惯性坐标系的姿态变换矩阵；

步骤S5：根据惯性坐标系到东北天坐标系的姿态变换矩阵、本体系到基座惯性坐标系的姿态变换矩阵和基座惯性坐标系到惯性坐标系的姿态变换矩阵得到本体系到东北天坐标系的姿态变换矩阵；

步骤S6：根据本体系到东北天坐标系的姿态变换矩阵得到陀螺的输出和加速度计的输出；

在步骤S6中，陀螺的输出为：

其中，为地球自转角速度在地球固连坐标系中的表示，为陀螺输出的惯性角速度，为地球固连坐标系到东北天坐标系，L为地理纬度；

在步骤S6中，加速度计的输出为：

其中，为重力加速度在东北天坐标系中的表示，为加速度计输出的惯性加速度。

2.根据权利要求1所述的基于高精度IMU的气浮台初始对准方法，其特征在于：在步骤S1中，惯性坐标系O_I-X_IY_IZ_I为：原点O_I在地球质心，基本平面为J2000.0地球平赤道面，O_IX_I轴在基本平面内指向J2000.0平春分点，O_IZ_I轴垂直基本平面指向北极方向，O_IY_I轴与O_IZ_I轴、O_IX_I轴垂直并构成右手直角坐标系；

地球固连坐标系O_E-X_EY_EZ_E为：坐标原点O_E为地心，O_EZ_E轴从地心指向地球的平均极CIO(国际习用原点)，O_EX_E轴在基本平面内指向格林尼治子午圈，O_EY_E轴与O_EZ_E轴、O_EX_E轴构成右手直角坐标系；

东北天坐标系O_n-X_nY_nZ_n为：坐标原点O_n位于地球表面；O_nX_n轴在过O_n的当地水平面内，指向正东；O_nZ_n轴垂直于当地水平面，指向上；O_nY_n轴垂直于O_nX_n、O_nZ_n轴，三轴构成右手直角坐标系；

平台系为：X轴为平台前向，Y轴垂直于平台向上，Z轴成右手关系；

本体系为：零姿态情况下，各轴与平台系重合；

基座惯性坐标系为：在初始时刻将本体系经惯性凝固后的坐标系。

3.根据权利要求1所述的基于高精度IMU的气浮台初始对准方法，其特征在于：在步骤S2中，惯性坐标系到东北天坐标系的姿态变换矩阵C_iⁿ为：

其中，ω_e为地球自转角速度，L为地理纬度，△t为时间步长，上标n对应东北天坐标系，下标i对应惯性坐标系。