一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)極區(qū)導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)利用慣性測(cè)量單元的輸出值在橫地理坐標(biāo)系下的關(guān)系，實(shí)時(shí)測(cè)量出載體相對(duì)橫坐標(biāo)系的姿態(tài)角的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法。本發(fā)明包括：測(cè)量載體的橫速度；更新船舶所在位置的橫經(jīng)度和橫地理緯度；得到極區(qū)模式中地球角速度在導(dǎo)航系的投影；獲得導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的角速度在載體坐標(biāo)系的投影；獲得載體相對(duì)于導(dǎo)航系的角速度；測(cè)量載體的捷聯(lián)姿態(tài)矩陣；測(cè)量載體相對(duì)橫坐標(biāo)系的姿態(tài)角。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的方案可以實(shí)現(xiàn)高緯度實(shí)時(shí)導(dǎo)航，為高緯度捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)提供數(shù)學(xué)模型，避免了常用慣導(dǎo)系統(tǒng)在高緯度地區(qū)由于計(jì)算溢出而無法導(dǎo)航的問題。
【專利說明】一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)極區(qū)導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)利用慣性測(cè)量單元的輸出值在橫地理坐標(biāo)系下的關(guān)系，實(shí)時(shí)測(cè)量出載體相對(duì)橫坐標(biāo)系的姿態(tài)角的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]慣導(dǎo)系統(tǒng)是一種利用陀螺和加速度計(jì)測(cè)量載體角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過積分運(yùn)算求出載體瞬時(shí)姿態(tài)、速度和位置的導(dǎo)航設(shè)備，它完全依靠自身的敏感器件完成導(dǎo)航任務(wù)，無需依賴任何外界信息，也不向外輻射任何能量，是一種完全自主的導(dǎo)航系統(tǒng)，因此具有隱蔽性好、抗干擾、不受任何氣象條件限制的優(yōu)點(diǎn)。正是由于以上優(yōu)點(diǎn)，它是重要航行體(如潛艇、洲際導(dǎo)彈、宇宙飛船、遠(yuǎn)程飛機(jī)等)必不可少的導(dǎo)航設(shè)備。
[0003]目前，船舶慣性導(dǎo)航系統(tǒng)普遍采用當(dāng)?shù)厮焦潭ㄖ副狈綑C(jī)械編排，即采用地理坐標(biāo)系作為導(dǎo)航系。這種機(jī)械編排的導(dǎo)航系I軸要始終指向真北，當(dāng)船舶通過極點(diǎn)附近時(shí)，真北很快變化180度，此時(shí)導(dǎo)航系y軸指向變化的速率將會(huì)無窮大。在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)械編排中，導(dǎo)航系相對(duì)地球的角速度在地理極點(diǎn)處出現(xiàn)奇點(diǎn)，無法進(jìn)行捷聯(lián)解算，因此目前常用的基于地理坐標(biāo)系下的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)無法進(jìn)行極區(qū)導(dǎo)航。
[0004]采用橫地理坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系可以解決慣性導(dǎo)航系統(tǒng)極區(qū)無法導(dǎo)航這個(gè)問題。橫地理坐標(biāo)系是基于橫坐標(biāo)系建立的。橫坐標(biāo)系也稱逆坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)系的易沿地軸方向，Λ軸在赤道平面與本初子午面的交線上，~在赤道平面內(nèi)與％、軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。oxeyeze與地球因連,隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)。橫地理坐標(biāo)系是相對(duì)大地水準(zhǔn)面定義的橫東_橫北—天正交坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在地球表面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)載體所在點(diǎn)，%、%軸在地理水平面內(nèi)分別指向橫東向與橫北向，^軸與I軸和&軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。船舶的位置可用橫經(jīng)度和橫緯度來表示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供一種為了解決船舶進(jìn)入極區(qū)工作時(shí)，常規(guī)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航解算方法不適用的問題的一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]步驟一:根據(jù)加速度計(jì)的輸出數(shù)據(jù)fb和初始載體的姿態(tài)矩陣Cf測(cè)量載體的橫速
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【權(quán)利要求】
1.一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其特征在于: 步驟一:根據(jù)加速度計(jì)的輸出數(shù)據(jù)fb和初始載體的姿態(tài)矩陣Cl測(cè)量載體的橫速度:V；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)橫坐標(biāo)系下載體姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟七中載體相對(duì)橫坐標(biāo)系的姿態(tài)角f、歹和f分別表示載體坐標(biāo)系的yb軸、xb軸和zb軸分別與橫地理坐標(biāo)系的S"?軸、軸和^軸之間的夾角，橫地理坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在地球表面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)載體所在點(diǎn)，1、K軸在地理水平面內(nèi)分別指向橫東向與橫北向，St軸與Ft軸和zt軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK103940429SQ201410105283
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】于飛, 阮雙雙, 鮑桂清, 奔粵陽, 趙維珩, 楊曉龍, 李敬春 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)