專利名稱：一種機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)及其傳遞對(duì)準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于慣性測(cè)姿技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)及其傳遞對(duì)準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
面對(duì)瞬息萬(wàn)變的空中態(tài)勢(shì)，飛行員必須以最敏捷的方式發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并選擇最有效的方式發(fā)起攻擊。為了增強(qiáng)飛行員對(duì)外界的視野觀察范圍，通過在飛機(jī)上安裝6個(gè)用于成像的光學(xué)傳感器，提供360°的全維態(tài)勢(shì)感知能力，最終能夠搜集360°范圍內(nèi)的各種信息。然而用于成像的光學(xué)探測(cè)器的瞄準(zhǔn)線必定隨載機(jī)振動(dòng)而產(chǎn)生一定幅度的隨機(jī)抖動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)使得圖像產(chǎn)生明顯的晃動(dòng)，對(duì)幾個(gè)探測(cè)器間的圖像拼接也會(huì)產(chǎn)生很大影響，因此在每個(gè)光學(xué)傳感器的位置加裝一個(gè)專門用于測(cè)姿的IMU (慣性測(cè)量單元，InertialMeasurement Unit)系統(tǒng)是很必要的。MU慣性測(cè)姿系統(tǒng)能夠精確的實(shí)時(shí)測(cè)量到安裝部位的慣性姿態(tài)，利用這些慣性數(shù)據(jù)就可以將幾個(gè)不同的傳感器的圖像進(jìn)行無(wú)縫的拼接，并且為圖像的穩(wěn)定性提供了基礎(chǔ)參考標(biāo)準(zhǔn)。如果在每個(gè)傳感器位置都安裝一個(gè)高精度IMU，精度能達(dá)到長(zhǎng)時(shí)間飛行的要求，但要安裝6個(gè)高精度IMU,將使成本大幅度上升，且高精度IMU體積必然很龐大，根本滿足不了機(jī)載系統(tǒng)對(duì)有限空間的要求；如果只是在每個(gè)傳感器位置都安裝一個(gè)低成本、體積小的IMU，由于其精度不高，測(cè)量誤差隨時(shí)間積累，精度也難以達(dá)到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高、成本低的機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)及其傳遞對(duì)準(zhǔn)方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)，包括I個(gè)主慣導(dǎo)系統(tǒng)、I個(gè)主控計(jì)算機(jī)以及6個(gè)與該主控計(jì)算機(jī)連接的子慣導(dǎo)系統(tǒng)，各個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，且每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同:所述每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)分別包括慣性測(cè)量單元和測(cè)姿處理板，其中:慣性測(cè)量單元包括三個(gè)MEMS陀螺儀、三個(gè)MEMS加速度計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換器和溫補(bǔ)系統(tǒng)；測(cè)姿處理板集成了DSP芯片、FPGA芯片、FLASH、SDRAM、CAN控制器、CAN收發(fā)器、UART控制芯片、RS_422接口、RS_232接口和EMIF總線；所述三個(gè)MEMS陀螺儀、三個(gè)MEMS加速度計(jì)通過A/D轉(zhuǎn)換器和溫補(bǔ)系統(tǒng)相連，溫補(bǔ)系統(tǒng)與測(cè)姿處理板的RS_422接口連接；RS_422接口通過UART控制芯片與FPGA芯片連接，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線與DSP芯片連接，并且FLASH、SDRAM都與EMIF總線連接，F(xiàn)PGA芯片還通過CAN控制器與CAN收發(fā)器連接；CAN收發(fā)器與主控計(jì)算機(jī)連接；主控計(jì)算機(jī)與主慣導(dǎo)系統(tǒng)連接；UART控制芯片還與RS_232接口連接；主慣導(dǎo)系統(tǒng)生成載體導(dǎo)航信息后，先發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)再通過CAN收發(fā)器發(fā)送給測(cè)姿處理板，CAN收發(fā)器將物理總線上收到的差分電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)發(fā)送給CAN控制器，F(xiàn)PGA芯片通過CAN控制器接收數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線將接收到的數(shù)據(jù)上傳至DSP芯片；三個(gè)MEMS陀螺儀敏感載體的三軸角速度信息，三個(gè)MEMS加速度計(jì)敏感載體的三軸加速度信息，所得的三軸角速度信息和三軸加速度信息傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將得到的模擬量信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信息，并將該數(shù)字量信息通過溫補(bǔ)系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)玫椒€(wěn)定的數(shù)字量信息；測(cè)姿處理板通過RS_422接口讀取穩(wěn)定的數(shù)字量信息，并傳輸給UART控制芯片，UART控制芯片將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線將接收到的數(shù)據(jù)上傳至DSP芯片；FPGA芯片通過EMIF總線接收DSP芯片解算得到的慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給UART控制芯片，UART控制芯片將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)后發(fā)送給RS_232接口進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并通過RS_232接口發(fā)給外接設(shè)備。本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟:第一步:系統(tǒng)上電后完成系統(tǒng)初始化工作，其中包括主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝誤差角對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償角的初始化，然后進(jìn)入下一步；第二步:主慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)得載體的速度信息、姿態(tài)信息、角速度信息、比力信息和位置信息，并利用第一步所得的補(bǔ)償角修正該姿態(tài)信息；第三步:進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)，把第二步主慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度信息、位置信息、補(bǔ)償角修正后的姿態(tài)信息賦給子慣導(dǎo)系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)參數(shù)，作為子慣導(dǎo)系統(tǒng)的解算初值；第四步:子慣導(dǎo)系統(tǒng)以第三步粗對(duì)準(zhǔn)后的導(dǎo)航信息為初值，進(jìn)行慣導(dǎo)捷聯(lián)解算，得到子慣導(dǎo)系統(tǒng)的位置信息、速度信息和姿態(tài)信息；第五步:主慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)過時(shí)間同步和桿臂補(bǔ)償?shù)忍幚砗?，采用“速?姿態(tài)”的匹配方式建立卡爾曼濾波模型，以第二步中主慣導(dǎo)系統(tǒng)與第四步子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的速度差值和姿態(tài)差值作為量測(cè)變量，進(jìn)行卡爾曼濾波迭代，估計(jì)出子慣導(dǎo)系統(tǒng)速度誤差、平臺(tái)失準(zhǔn)角、安裝誤差角、陀螺常值漂移和加速度計(jì)常值偏置；第六步:將第五步估計(jì)出的子慣導(dǎo)系統(tǒng)速度誤差、平臺(tái)失準(zhǔn)角，對(duì)第四步子慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算出的速度信息、姿態(tài)信息進(jìn)行校正，最終獲得子慣導(dǎo)系統(tǒng)經(jīng)校正后的速度信息和姿態(tài)息。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:1、本發(fā)明中所用到的6個(gè)子慣導(dǎo)均是低成本的MEMS (微電子機(jī)械系統(tǒng))慣性測(cè)量單元，它不僅體積小而且具有成本低、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，它克服了以往所采用的子慣導(dǎo)成本高、體積大的缺點(diǎn)，更容易滿足機(jī)載系統(tǒng)低成本、小型化的要求。2、本發(fā)明以一個(gè)高精度主慣導(dǎo)與多個(gè)低精度子慣導(dǎo)進(jìn)行分布式安裝，因此主子慣導(dǎo)之間必然會(huì)以大安裝誤差角的方式分布在飛機(jī)上的6個(gè)不同部位。對(duì)于主子慣導(dǎo)安裝的特殊情況，引入一種大安裝誤差角情況下的分布式傳遞對(duì)準(zhǔn)算法，克服了以往主子慣導(dǎo)之間只能以小安裝誤差角方式安裝的缺點(diǎn)。3、本發(fā)明將六個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)的慣性數(shù)據(jù)傳給主控計(jì)算機(jī)，經(jīng)過時(shí)間同步和信息融合算法處理后，即可實(shí)現(xiàn)全空域圖像的無(wú)縫拼接。
四


圖1本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的主子慣導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)硬件模塊框圖。
圖3是本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法的流程圖。圖4是本發(fā)明的“姿態(tài)+速度”匹配傳遞對(duì)準(zhǔn)算法原理框圖。圖5是本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)跑車實(shí)驗(yàn)的硬件組成結(jié)構(gòu)圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的傳遞對(duì)準(zhǔn)跑車實(shí)驗(yàn)安裝誤差角估計(jì)曲線圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的傳遞對(duì)準(zhǔn)跑車實(shí)驗(yàn)安裝誤差角估計(jì)曲線圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例3的傳遞對(duì)準(zhǔn)跑車實(shí)驗(yàn)安裝誤差角估計(jì)曲線圖。圖9是本發(fā)明實(shí)施例4的傳遞對(duì)準(zhǔn)跑車實(shí)驗(yàn)安裝誤差角估計(jì)曲線圖。
五
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。結(jié)合圖1，本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)，包括I個(gè)主慣導(dǎo)系統(tǒng)、I個(gè)主控計(jì)算機(jī)以及6個(gè)與該主控計(jì)算機(jī)連接的子慣導(dǎo)系統(tǒng)，各個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，分別安裝在飛機(jī)上不同的位置，且每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)與主慣導(dǎo)系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)相同。其中，主慣導(dǎo)系統(tǒng)由高精度的主慣導(dǎo)和GPS進(jìn)行組合導(dǎo)航，實(shí)時(shí)提供高精度的導(dǎo)航信息，并發(fā)給主控計(jì)算機(jī)；主控計(jì)算機(jī)一方面負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)接收主慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給各子慣導(dǎo)系統(tǒng)，另一方面還負(fù)責(zé)接收各子慣導(dǎo)系統(tǒng)的慣性數(shù)據(jù)，經(jīng)過時(shí)間同步和信息融合算法處理后，即可實(shí)現(xiàn)全空域圖像的無(wú)縫拼接；子慣導(dǎo)系統(tǒng)是由低精度MEMS慣性測(cè)量單元和測(cè)姿處理板組成。各子慣導(dǎo)系統(tǒng)都是相同的設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)間動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)算法的實(shí)現(xiàn)，以提高子慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度，而且能夠?qū)崟r(shí)輸出平臺(tái)高精度的航向、姿態(tài)、位置和速度信息。結(jié)合圖2，本發(fā)明的機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)硬件模塊框圖，從圖中可以看出子慣導(dǎo)系統(tǒng)的具體硬件結(jié)構(gòu)、以及子慣導(dǎo)系統(tǒng)與主控計(jì)算機(jī)、主慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的連接關(guān)系:每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)分別包括慣性測(cè)量單元和測(cè)姿處理板，其中:慣性測(cè)量單元包括三個(gè)MEMS陀螺儀、三個(gè)MEMS加速度計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換器和溫補(bǔ)系統(tǒng)；測(cè)姿處理板集成了 DSP芯片、FPGA芯片、FLASH、SDRAM、CAN 控制器、CAN 收發(fā)器、UART 控制芯片、RS_422 接口、RS_232 接口和 EMIF 總線；所述三個(gè)MEMS陀螺儀、三個(gè)MEMS加速度計(jì)通過A/D轉(zhuǎn)換器和溫補(bǔ)系統(tǒng)相連，溫補(bǔ)系統(tǒng)與測(cè)姿處理板的RS_422接口連接；RS_422接口通過UART控制芯片與FPGA芯片連接，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線與DSP芯片連接，并且FLASH、SDRAM都與EMIF總線連接，F(xiàn)PGA芯片還通過CAN控制器與CAN收發(fā)器連接；CAN收發(fā)器與主控計(jì)算機(jī)連接；主控計(jì)算機(jī)與主慣導(dǎo)系統(tǒng)連接；UART控制芯片還與RS_232接口連接；主慣導(dǎo)系統(tǒng)生成載體導(dǎo)航信息后，先發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)再通過CAN收發(fā)器發(fā)送給測(cè)姿處理板，CAN收發(fā)器將物理總線上收到的差分電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)發(fā)送給CAN控制器，F(xiàn)PGA芯片通過CAN控制器接收數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線將接收到的數(shù)據(jù)上傳至DSP芯片；三個(gè)MEMS陀螺儀敏感載體的三軸角速度信息，三個(gè)MEMS加速度計(jì)敏感載體的三軸加速度信息，所得的三軸角速度信息和三軸加速度信息傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將得到的模擬量信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信息，并將該數(shù)字量信息通過溫補(bǔ)系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)玫椒€(wěn)定的數(shù)字量信息；測(cè)姿處理板通過RS_422接口讀取穩(wěn)定的數(shù)字量信息，并傳輸給UART控制芯片，UART控制芯片將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線將接收到的數(shù)據(jù)上傳至DSP芯片；FPGA芯片通過EMIF總線接收DSP芯片解算得到的慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給UART控制芯片，UART控制芯片將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)后發(fā)送給RS_232接口進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并通過RS_232接口發(fā)給外設(shè)。結(jié)合圖3、圖4，本發(fā)明機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟:第一步:系統(tǒng)上電后完成系統(tǒng)初始化工作。所述的初始化工作包括硬件初始化和軟件初始化，其中，硬件初始化包括:定時(shí)器，CAN總線等硬件的初始化；軟件初始化包括:卡爾曼濾波器初始化，即系統(tǒng)初始狀態(tài)X、系統(tǒng)狀態(tài)協(xié)方差陣P、量測(cè)噪聲方差陣R、系統(tǒng)過程噪聲方差陣Q等的初始化，主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝誤差角對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償角ξχ、ly、Iz的初始化。第二步:主慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)得載體在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的導(dǎo)航信息，所述導(dǎo)航信息包括:速度信息、姿態(tài)信息、角速度信息、比力信息和位置信息。其中速度信息包括:主慣導(dǎo)系統(tǒng)的東向速度Ve、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的北向速度Vn、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的天向速度Vu，姿態(tài)信息包括:俯仰角Θ、橫滾角Y、航線角Ψ，角速度信息包括:主慣導(dǎo)系統(tǒng)的東向角速度ωΕ、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的北向角速度ωΝ、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的天向角速度ωυ，比力信息包括:主慣導(dǎo)系統(tǒng)的東向比力fE、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的北向比力fN、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的天向比力4，位置信息包括主慣導(dǎo)系統(tǒng)的經(jīng)度λ、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的緯度L、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的高度h。所述姿態(tài)信息為主慣導(dǎo)系統(tǒng)在大安裝誤差角下測(cè)得的姿態(tài)角，則其對(duì)應(yīng)的姿態(tài)陣:
權(quán)利要求
1.一種機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)，其特征在于，包括I個(gè)主慣導(dǎo)系統(tǒng)、I個(gè)主控計(jì)算機(jī)以及6個(gè)與該主控計(jì)算機(jī)連接的子慣導(dǎo)系統(tǒng)，各個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，且每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相同: 所述每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)分別包括慣性測(cè)量單元和測(cè)姿處理板，其中:慣性測(cè)量單元包括三個(gè)MEMS陀螺儀、三個(gè)MEMS加速度計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換器和溫補(bǔ)系統(tǒng)；測(cè)姿處理板集成了 DSP芯片、FPGA 芯片、FLASH、SDRAM、CAN 控制器、CAN 收發(fā)器、UART 控制芯片、RS_422 接口、RS_232接口和EMIF總線；所述三個(gè)MEMS陀螺儀、三個(gè)MEMS加速度計(jì)通過A/D轉(zhuǎn)換器和溫補(bǔ)系統(tǒng)相連，溫補(bǔ)系統(tǒng)與測(cè)姿處理板的RS_422接口連接；RS_422接口通過UART控制芯片與FPGA芯片連接，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線與DSP芯片連接，并且FLASH、SDRAM都與EMIF總線連接，F(xiàn)PGA芯片還通過CAN控制器與CAN收發(fā)器連接；CAN收發(fā)器與主控計(jì)算機(jī)連接；主控計(jì)算機(jī)與主慣導(dǎo)系統(tǒng)連接；UART控制芯片還與RS_232接口連接； 主慣導(dǎo)系統(tǒng)生成載體導(dǎo)航信息后，先發(fā)送給主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)再通過CAN收發(fā)器發(fā)送給測(cè)姿處理板，CAN收發(fā)器將物理總線上收到的差分電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)發(fā)送給CAN控制器，F(xiàn)PGA芯片通過CAN控制器接收數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線將接收到的數(shù)據(jù)上傳至DSP芯片；三個(gè)MEMS陀螺儀敏感載體的三軸角速度信息，三個(gè)MEMS加速度計(jì)敏感載體的三軸加速度信息，所得的三軸角速度信息和三軸加速度信息傳輸?shù)紸/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將得到的模擬量信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信息，并將該數(shù)字量信息通過溫補(bǔ)系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)玫椒€(wěn)定的數(shù)字量信息；測(cè)姿處理板通過RS_422接口讀取穩(wěn)定的數(shù)字量信息，并傳輸給UART控制芯片，UART控制芯片將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并發(fā)送給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線將接收到的數(shù)據(jù)上傳至DSP芯片；FPGA芯片通過EMIF總線接收DSP芯片解算得到的慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)，并將慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給UART控制芯片，UART控制芯片將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)后發(fā)送給RS_232接口進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并通過RS_232接口發(fā)給外接設(shè)備。
2.一種基于權(quán)利要求1所述的機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:系統(tǒng)上電后完成系統(tǒng)初始化工作，其中包括主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝誤差角對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償角的初始化，然后進(jìn)入下一步； 第二步:主慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)得載體的速度信息、姿態(tài)信息、角速度信息、比力信息和位置信息，并利用第一步所得的補(bǔ)償角修正該姿態(tài)信息； 第三步:進(jìn)行粗對(duì)準(zhǔn)，把第二步主慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度信息、位置信息、補(bǔ)償角修正后的姿態(tài)信息賦給子慣導(dǎo)系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)參數(shù)，作為子慣導(dǎo)系統(tǒng)的解算初值； 第四步:子慣導(dǎo)系統(tǒng)以第三步粗對(duì)準(zhǔn)后的導(dǎo)航信息為初值，進(jìn)行慣導(dǎo)捷聯(lián)解算，得到子慣導(dǎo)系統(tǒng)的位置信息、速度信息和姿態(tài)信息； 第五步:主慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)經(jīng)過時(shí)間同步和桿臂補(bǔ)償?shù)忍幚砗?，采用“速?姿態(tài)”的匹配方式建立卡爾曼濾波模型，以第二步中主慣導(dǎo)系統(tǒng)與第四步子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的速度差值和姿態(tài)差值作為量測(cè)變量，進(jìn)行卡爾曼濾波迭代，估計(jì)出子慣導(dǎo)系統(tǒng)速度誤差、平臺(tái)失準(zhǔn)角、安裝誤差角、陀螺常值漂移和加速度計(jì)常值偏置； 第六步:將第五步估計(jì)出的子慣導(dǎo)系統(tǒng)速度誤差、平臺(tái)失準(zhǔn)角，對(duì)第四步子慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算出的速度信息、姿態(tài)信息進(jìn)行校正，最終獲得子慣導(dǎo)系統(tǒng)經(jīng)校正后的速度信息和姿態(tài)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，第一步所述的系統(tǒng)初始化工作包括硬件初始化和軟件初始化，軟件初始化包括:卡爾曼濾波器的系統(tǒng)初始狀態(tài)X、系統(tǒng)狀態(tài)協(xié)方差陣P、量測(cè)噪聲方差陣R、系統(tǒng)過程噪聲方差陣Q的初始化，主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝誤差角對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償角ξχ、ξ” 12初始化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，第二步所述的速度信息包括:主慣導(dǎo)系統(tǒng)的東向速度Ve，主慣導(dǎo)系統(tǒng)的北向速度Vn，主慣導(dǎo)系統(tǒng)的天向速度Vu;姿態(tài)信息包括:俯仰角Θ、橫滾角Υ、航線角Ψ;角速度信息包括:主慣導(dǎo)系統(tǒng)的東向角速度ωΕ、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的北向角速度ωΝ、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的天向角速度(Ou ;比力信息包括:主慣導(dǎo)系統(tǒng)的東向比力fE、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的北向比力fN、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的天向比力fu ;位置信息包括主慣導(dǎo)系統(tǒng)的經(jīng)度λ、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的緯度L、主慣導(dǎo)系統(tǒng)的高度h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，第五步中所述的卡爾曼濾波的濾波周 期為Is。
全文摘要
本發(fā)明為一種機(jī)載分布式慣性測(cè)姿系統(tǒng)及其傳遞對(duì)準(zhǔn)方法。該系統(tǒng)包括1個(gè)主慣導(dǎo)系統(tǒng)、1個(gè)主控計(jì)算機(jī)以及6個(gè)與該主控計(jì)算機(jī)連接的子慣導(dǎo)系統(tǒng)每個(gè)子慣導(dǎo)系統(tǒng)分別包括慣性測(cè)量單元和測(cè)姿處理板，慣性測(cè)量單元與測(cè)姿處理板的RS_422接口連接；RS_422接口通過UART控制芯片與FPGA芯片連接，F(xiàn)PGA芯片通過EMIF總線與DSP芯片連接，并且還通過CAN控制器、CAN收發(fā)器與主慣導(dǎo)系統(tǒng)連接；主控計(jì)算機(jī)與主慣導(dǎo)系統(tǒng)連接。該系統(tǒng)主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法為以主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度信息誤差和姿態(tài)信息誤差作為量測(cè)變量，進(jìn)行卡爾曼濾波迭代后對(duì)子慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算出的速度信息、姿態(tài)信息進(jìn)行校正，最終得到穩(wěn)定、精確的航姿信息。
文檔編號(hào)G01C21/16GK103196448SQ201310093870
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者陳帥, 李璽安, 王于坤, 張黎, 王磊杰, 鄧貴軍, 薄煜明, 杜國(guó)平, 鄒衛(wèi)軍, 吳盤龍, 常耀偉, 鐘潤(rùn)伍, 金磊, 單童, 雷浩然, 程晨, 馬艷彬, 秦磊 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)