申请/专利权人：广东奥斯诺工业有限公司

申请日：2024-01-16

公开（公告）日：2024-05-03

公开（公告）号：CN117570976B

主分类号：G01C21/16

分类号：G01C21/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.03#授权;2024.03.08#实质审查的生效;2024.02.20#公开

摘要：本发明实施例公开了一种基于逆向推算的超低速载体惯性定向方法，包括：步骤1：采集惯性传感器数据，对惯性传感器数据进行预处理；步骤2：对预处理后的惯性传感器数据进行凝固惯性系粗对准，同时进行逆向导航解算，进行固定位置组合导航并通过反馈校正；步骤3：使用零速修正和输出平滑的导航方法进行导航解算，解算完成后输出角度。本发明可以有效的消除加速度计内杆臂带来的速度误差，可通过FIR滤波器可以隔离工程机械施工时内部电机抖动产生的有害振动，减小外界干扰对输出角度的影响；同时可以节约初始对准时间，本发明可以在极低速运动条件下，通过卡尔曼滤波组合导航的方式对角度值进行最优化估计，使系统角度误差最小。

主权项：1.一种基于逆向推算的超低速载体惯性定向方法，其特征在于，包括：步骤1：采集惯性传感器数据，所述惯性传感器包括陀螺和加速度计，所述惯性传感器数据包括通过陀螺采集的角运动数据和通过加速度计采集的线运动数据，对惯性传感器数据进行预处理，先滤除振动干扰，再补偿加速度计内杆臂带来的测量误差，得到处理后的惯性传感器数据；步骤2：对处理后的惯性传感器数据进行凝固惯性系粗对准，得到T1时刻的角度值，同时存储粗对准后的惯性传感器数据，根据存储的惯性传感器数据进行逆向导航解算，得到对准初始时刻T0的角度值，再进行固定位置组合导航并通过反馈校正；得到对准结束时刻T2的三维角度值，完成整个初始对准过程；步骤3：使用零速修正和输出平滑的导航方法进行导航解算，解算完成后输出实时角度值；步骤1中，采用FIR低通数字滤波器滤除振动干扰，并根据下式对加速度计测量的比力进行简化的内杆臂误差补偿： ；式中是补偿后的加速度计比力输出，是加速度计的原始比力输出，为惯性传感器的三轴角速度向量，为内杆臂向量；步骤2中，根据矩阵链式乘法，惯性系解析粗自对准算法将时变的初始姿态矩阵的求解拆分为、和三个方向余弦阵的计算， ；式中，参考位置矩阵只与载体所在纬度和对准时长有关，其解析表达式为： ；式中：是指地球自转角速率，为对准时间，符号n代表导航坐标系，符号b代表载体坐标系，符号n0代表初始对准初始时刻导航坐标系，符号b0代表初始对准初始时刻载体坐标系，表示t时刻姿态矩阵，表示t0时刻姿态矩阵，表示t-1到t时刻的角位置变化矩阵；角位置变化矩阵通过陀螺输出直接在惯性系下实时姿态更新获得，具体的微分方程为：；其中，表示角位置变化矩阵的微分，表示角位置变化矩阵，表示角度变化值；其中，，且由系的定义可知，初始时刻，，且，通过解微分方程的形式就可以计算出；其次，定义为以下积分： ；定义为以下积分： ；式中表示陀螺感知的载体的角运动，表示加速度计的测量输出，L为当地纬度，是指地球自转角速率，t表示实时的对准时间；分别选取对准过程中两个中间时刻,,，并分别计算对应得到的参考矢量、和、，有如下投影关系成立： ；通过矩阵基本运算，简化上述方程可得： ；其中，符号、符号表示为： ；通过矩阵迭代计算出，再通过矩阵连乘公式就得到；经过以上计算得到T1时刻的姿态转换矩阵，通过姿态矩阵到姿态角的转换关系，进而得到T1时刻角度值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 广东奥斯诺工业有限公司 基于逆向推算的超低速载体惯性定向方法

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