申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2023-10-26

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN117705148A

主分类号：G01C25/00

分类号：G01C25/00;G01C21/16

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.02#实质审查的生效;2024.03.15#公开

摘要：本发明公开了基于流形优化的捷联惯导系统粗对准方法，采用流形空间描述代替传统欧式空间，将欧式空间中的约束优化问题转化为流形上的无约束优化问题。回顾欧氏空间中的梯度下降优化方法，并将其扩展到流形空间。利用反对称投影算子，在流形的切空间上选择下降方向，并结合Barzilai‑Borwein方法选择合适的步长。最后利用Cayley变换，设计回缩映射，将流形切空间上的迭代点映射回流形空间，得到姿态矩阵的最优估计。该方法避免了欧式梯度不能满足O3群的正交约束引起的精度下降，难以迭代出全局最优解，同时避免了传统拉格朗日乘数法所带来的正交化约束的计算复杂度和没有考虑SO3群的几何结构信息。

主权项：1.基于流形优化的捷联惯导系统运动初始快速粗对准方法，其特征在于，该方法的实施步骤如下：步骤1：SINS捷联惯性导航系统进行系统预热准备，启动系统，获得载体所在位置的经度λ、纬度L、当地重力加速度在导航系下的投影gn，采集惯性测量单元IMU中陀螺仪输出的载体系相对于惯性系的旋转角速率信息在载体系的投影和加速度计输出的载体系加速度信息fb；步骤2：对采集到的陀螺仪和加速度计的数据进行预处理，基于李群微分方程，建立基于李群描述的线性对准系统模型：步骤3：线性对准系统模型的流形优化采用流形梯度下降算法，采用Barzilai-Borwein方法来选择步长因子；步骤4：基于步骤3，利用Cayley变换，设计回缩映射，将流形切空间上的迭代点映射回流形空间，得到姿态矩阵的最优估计；求解导航系统的姿态矩阵在时间域分解为三个矩阵的乘积形式：表示初始导航坐标系相对于t时刻导航坐标系的姿态矩阵，初始姿态矩阵表示初始载体坐标系相对于初始导航坐标系的姿态矩阵，表示t时刻载体坐标系相对于初始载体坐标系的姿态矩阵；根据和求解导航系统的姿态矩阵完成运动状态下捷联惯性导航系统对准。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京工业大学 基于流形优化的捷联惯导系统运动初始快速粗对准方法

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