申请/专利权人：北京神导科技股份有限公司

申请日：2024-04-02

公开（公告）日：2024-05-07

公开（公告）号：CN117990099A

主分类号：G01C21/16

分类号：G01C21/16;G01C21/20;G01C21/04;G01C25/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.24#实质审查的生效;2024.05.07#公开

摘要：本发明提供一种基于惯性与大气组合的航空地平仪姿态估计方法，利用加速度计输出比力进行姿态向量初始对准，利用陀螺输出角速率进行不依赖航向角的姿态向量更新，在此基础上完成载体系速度更新，然后利用大气真空速构造载体系速度量测进行卡尔曼滤波解算和反馈修正，最终输出修正后的俯仰角和横滚角信息。本发明将维数为3×3姿态矩阵的更新简化为3维姿态向量的更新，提高了运算效率；建立了载体系速度简化更新方法，与大气数据系统的真空速为同一坐标系，避免了坐标转换；本发明通过惯性大气组合估计姿态向量误差并进行修正，能够在飞机任意机动环境下正常工作，在保证自主性和可靠性的前提下，提高长时间大机动环境下的姿态角测量精度。

主权项：1.一种基于惯性与大气组合的航空地平仪姿态估计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、在飞机起飞前的静止状态，利用加速度计输出比力进行初始对准，建立姿态向量初值： ；其中，为三维姿态向量的初值，三维姿态向量为地理坐标系至载体坐标系旋转矩阵的第3列，n为地理坐标系，b为载体坐标系，为俯仰角初值，为滚转角初值；S2、利用陀螺输出角速率每周期进行简化姿态向量更新： ；其中，和为前一周期和当前周期，三维姿态向量的递推初值取，为当前周期的姿态向量，矩阵根据陀螺输出角速率得到， ； ；其中，为陀螺角增量，为3阶单位矩阵，为向量的模值，为向量的反对称阵；S3、根据姿态向量和加速度计输出比力信息更新载体系速度： ；其中，和分别为当前周期和前一周期的载体系速度，，为比力速度增量，为重力加速度，为采样周期；S4、根据大气数据系统输出的真空速信息构造载体系速度量测，通过卡尔曼滤波解算估计姿态向量误差并进行反馈修正；S41、建立11维卡尔曼滤波器误差状态向量： ；其中，为11维待求误差状态向量，、分别为和方向的姿态失准角，为三维载体系速度误差，为三维陀螺漂移，为三维加速度计零偏；S42、根据卡尔曼滤波器误差状态向量建立卡尔曼滤波器系统状态方程并进行状态更新： ；其中，为当前周期待求误差状态向量，为系统噪声，为从时刻至时刻的离散化状态转移矩阵；S43、当大气数据系统输出的真空速有效时构造载体系速度量测值： ；其中，为大气数据系统第周期输出的真空速；S44、构造载体系速度量测方程并进行滤波更新： ；其中，为大气真空速的量测噪声；S45、根据所述卡尔曼滤波器系统状态方程、所述载体系速度量测值和所述载体系速度量测方程进行标准卡尔曼滤波器的状态更新和滤波更新，得到待求误差状态向量在周期的估计值；S46、根据状态误差估计值对载体系速度和姿态向量进行反馈修正得到修正后速度信息和修正后姿态向量；速度反馈修正的方法为： ；其中，为修正后速度信息，为状态误差估计值的第3~5个元素；姿态向量反馈修正的方法为： ； 为修正后姿态向量，为失准角向量； ；其中，为状态误差估计值的第*个元素；S5、根据修正后姿态向量提取周期的俯仰角和滚转角并输出，一种基于惯性与大气组合的航空地平仪姿态估计方法完成。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京神导科技股份有限公司 一种基于惯性与大气组合的航空地平仪姿态估计方法

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