申请/专利权人：中国人民解放军海军工程大学

申请日：2021-09-13

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN113776529B

主分类号：G01C21/18

分类号：G01C21/18;G01C21/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2022.01.11#实质审查的生效;2021.12.10#公开

摘要：本发明涉及一种基于载体系四元数非线性误差模型的姿态误差估计方法，包括：构建基于乘性四元数姿态误差和加性四元数姿态误差的非线性误差模型，然后通过车载实验得出基于载体系的四元数非线性误差模型性能优于基于导航系的四元数非线性误差模型，尤其是在初始航向角较大时基于载体系的四元数非线性误差模型性能较好。本发明改进现有文献对大失准条件下的组合导航模型研究的不足，该模型可在大失准条件下，通过较短时间内完成高精度的非线性组合导航，满足高精度的组合导航的要求。

主权项：1.一种基于载体系四元数非线性误差模型的姿态误差估计方法，应用于大失准角条件下舰船的高精度紧急启动，其特征在于：给出姿态、位置和速度误差模型如下：1姿态误差方程：A.乘性四元数误差方程乘性四元数误差方程为： 式中的上标b代表载体坐标系，上标n代表导航坐标系；有关量的物理意义如下：表示四元数形式的姿态误差，表示方向余弦矩阵形式的姿态误差，为从b′系到n系的方向余弦矩阵；为陀螺输出的b系相对于惯性坐标系的载体角速度，为地球自转引起的角速度与载体在地球表面运动引起的角速度之和；为实际的陀螺输出载体角速度，为带误差量的惯导角速度；为陀螺测量误差，可大致看作陀螺常值漂移，为计算误差；I3为3×3的单位矩阵；B.加性四元数误差方程加性四元数误差方程为： 2速度误差方程定义速度误差且其中，为东向速度误差，为北向速度误差，为天向速度误差，由比力方程得到速度误差方程为： 式中，为加速度计的输出，δfb可大致看作加速度计的常值漂移为地球自转角速度，为由载体在地球表面运动而引起的角速度，且有和为计算误差，分别表示为： 3位置误差方程定义位置p＝[L，λ，h]T，位置误差为δp＝[δL，δλ，δh]TL，λ，h分别为纬度、经度和高度，δL，δλ，δh分别为纬度误差、经度误差和高度误差；考虑地球的曲率，则位置误差方程为： 式中，RM和RN分别为地球子午圈半径和地球卯酉圈半径；对于中低速运动的载体，对位置误差微分方程进行以下简化： 将基于载体系的加性四元数非线性误差模型记为Qb-Addmodel，将基于载体系的乘性四元数非线性误差模型记为Qb-Mulmodel，状态量的选取具体表示为：Qb-Addmodel：Qb-Mulmodel：式中，εb为陀螺常值漂移，为加速度计常值漂移；对于观测量的选取，将速度和位置作为组合导航的观测量： 式中，为由惯导解算而得的速度和位置信息，为由卫星导航得到的速度和位置参考信息；相对应的量测矩阵为： 对于组合导航的滤波方法，采用USQUE滤波。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军海军工程大学 一种基于载体系四元数姿态误差的非线性误差模型

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