CN106802150B - 基准偏差消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基准偏差消除方法及装置。该方法包括：获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差；采集主惯性测量组合和从惯性测量组合的加速度计信息；计算主惯性测量组合和从惯性测量组合的不水平度；根据所述方位差和所述不水平度，计算从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵；当主惯性测量组合切换至从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差。本发明解决了目前惯性测量组合进行切换后，运载器惯性导航数据会产生基准偏差，进而影响运载器飞行控制精确度的问题，实现了消除运载器惯性导航数据基准偏差，提高运载器飞行控制精确度的效果。

Description

基准偏差消除方法及装置

技术领域

本发明涉及导航数据处理技术，尤其涉及一种基准偏差消除方法及装置。

背景技术

运载器内部通常设置有多套惯性测量组合。以三捷联惯性测量组合为例，正常情况下，主惯性测量组合的输出数据用于计算生成运载器惯性导航数据，而从惯性测量组合输出的两套数据冗余备用。当主惯性测量组合发生故障时，运载器惯性导航数据将由从惯性测量组合输出的任意一套数据计算生成。

当主惯性测量组合切换至从惯性测量组合后，由于不同的惯性测量组合具有不同的基准，即从惯性测量组合与主惯性测量组合基准不同，使得此时由从惯性测量组合输出数据计算生成的运载器惯性导航数据会产生基准偏差。显然，所述基准偏差的出现会导致导航误差，进而影响运载器飞行控制的精确度。

发明内容

本发明提供一种基准偏差消除方法及装置，以实现消除运载器惯性导航数据基准偏差，提高运载器飞行控制精确度的效果。

第一方面，本发明提供了一种基准偏差消除方法，包括：

获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差；

当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合加电后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息；

根据所述主惯性测量组合的加速度计信息，计算所述主惯性测量组合的不水平度，且根据所述从惯性测量组合的加速度计信息，计算所述从惯性测量组合的不水平度；

根据所述方位差、所述主惯性测量组合的不水平度、以及所述从惯性测量组合的不水平度，计算所述从惯性测量组合到所述主惯性测量组合的基准转换矩阵；

当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差。

进一步地，当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器导航数据的基准偏差，包括：

当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵与所述基准转换矩阵相乘，以消除所述运载器惯性导航数据的基准偏差。

进一步地，所述加速度计信息包括y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据；所述不水平度包括俯仰不水平度和偏航不水平度。

进一步地，所述主惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(1)中，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y1 ^*为主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z1 ^*为主惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据；

所述从惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(2)中，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y2 ^*为从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z2 ^*为从惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

进一步地，所述基准转换矩阵的计算公式为：

公式(3)中，[A]₂₁为从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ΔA₁₂为从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度。

第二方面，本发明还提供了一种基准偏差消除装置，该装置包括：

获取模块，用于获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差；

采集模块，用于当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合加电后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息；

第一计算模块，用于根据所述主惯性测量组合的加速度计信息，计算所述主惯性测量组合的不水平度，且根据所述从惯性测量组合的加速度计信息，计算所述从惯性测量组合的不水平度；

第二计算模块，用于利用所述方位差、所述主惯性测量组合的不水平度、以及所述从惯性测量组合的不水平度，计算所述从惯性测量组合到所述主惯性测量组合的基准转换矩阵；

偏差消除模块，用于当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差。

进一步地，所述偏差消除模块用于当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵与所述基准转换矩阵相乘，以消除所述运载器惯性导航数据的基准偏差。

进一步地，所述加速度计信息包括y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据；所述不水平度包括俯仰不水平度和偏航不水平度。

进一步地，所述主惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(1)中，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y1 ^*为主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z1 ^*为主惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据；

所述从惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(2)中，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y2 ^*为从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z2 ^*为从惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

进一步地，所述基准转换矩阵的计算公式为：

公式(3)中，[A]₂₁为从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ΔA₁₂为从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明通过生成基准转换矩阵，并利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差，解决了目前惯性测量组合进行切换后，运载器惯性导航数据会产生基准偏差，进而影响运载器飞行控制精确度的问题。

(2)本发明能够实现消除运载器惯性导航数据基准偏差，提高运载器飞行控制精确度的效果。

附图说明

图1是本发明实施例一中的一种基准偏差消除方法的流程图；

图2是本发明实施例二中的一种基准偏差消除装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一中的一种基准偏差消除方法的流程图，本实施例可适用于惯性测量组合进行切换后，需要对运载器惯性导航数据产生的基准偏差进行消除的情况，该方法可以由基准偏差消除装置来执行，其中该装置可以由软件和/或硬件实现，该装置可集成于运载器中。参考图1，本实施例提供的基准偏差消除方法具体可以包括如下步骤：

S110、获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差。

具体的，由于在运载器内部，主惯性测量组合与从惯性测量组合的安装位置不同，因而，所述主惯性测量组合与所述从惯性测量组合之间存在方位差。可瞄准获取所述从惯性测量组合相对于所述主惯性测量组合的方位差。

S120、当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合加电后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息。

具体的，为使所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合充分预热，以提高数据采集的准确性，所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合可加电预设时长，所述预设时长应至少为30分钟。本实施例中，所述预设时长为30分钟，即当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合均加电30分钟后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息。

S130、根据所述主惯性测量组合的加速度计信息，计算所述主惯性测量组合的不水平度，且根据所述从惯性测量组合的加速度计信息，计算所述从惯性测量组合的不水平度。

可选的，所述加速度计信息包括y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据；所述不水平度包括俯仰不水平度和偏航不水平度。即本实施例中，根据所述主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据，计算所述主惯性测量组合的不水平度，并且，根据所述从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据，计算所述从惯性测量组合的不水平度。

可选的，所述主惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(1)中，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，优选的，T₁＝1s，g₀为当地重力加速度，δW_y1 ^*为主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z1 ^*为主惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

所述从惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(2)中，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，优选的，T₁＝1s，g₀为当地重力加速度，δW_y2 ^*为从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z2 ^*为从惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

S140、根据所述方位差、所述主惯性测量组合的不水平度、以及所述从惯性测量组合的不水平度，计算所述从惯性测量组合到所述主惯性测量组合的基准转换矩阵。

可选的，所述基准转换矩阵的计算公式为：

公式(3)中，[A]₂₁为从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ΔA₁₂为从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度。

S150、当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差。

可选的，当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器导航数据的基准偏差，包括：

当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵与所述基准转换矩阵相乘，以消除所述运载器惯性导航数据的基准偏差。

具体的，当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵左乘所述基准转换矩阵，便可消除所述导航矩阵中每个运载器惯性导航数据因惯性测量组合切换而产生的基准偏差。

本实施例的技术方案通过生成基准转换矩阵，并利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差，解决了目前惯性测量组合进行切换后，运载器惯性导航数据会产生基准偏差，进而影响运载器飞行控制精确度的问题，实现了消除运载器惯性导航数据基准偏差，提高运载器飞行控制精确度的效果。

实施例二

图2是本发明实施例二中的一种基准偏差消除装置的结构图，本实施例可适用于惯性测量组合进行切换后，需要对运载器惯性导航数据产生的基准偏差进行消除的情况。参考图2，本实施例提供的基准偏差消除装置具体可以如下：

获取模块210，用于获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差；

采集模块220，用于当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合加电后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息；

第一计算模块230，用于根据所述主惯性测量组合的加速度计信息，计算所述主惯性测量组合的不水平度，且根据所述从惯性测量组合的加速度计信息，计算所述从惯性测量组合的不水平度；

第二计算模块240，用于利用所述方位差、所述主惯性测量组合的不水平度、以及所述从惯性测量组合的不水平度，计算所述从惯性测量组合到所述主惯性测量组合的基准转换矩阵；

偏差消除模块250，用于当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差。

可选的，所述偏差消除模块用于当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵与所述基准转换矩阵相乘，以消除所述运载器惯性导航数据的基准偏差。

可选的，所述加速度计信息包括y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据；所述不水平度包括俯仰不水平度和偏航不水平度。

可选的，所述主惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(1)中，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y1 ^*为主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z1 ^*为主惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据；

所述从惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(2)中，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y2 ^*为从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z2 ^*为从惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

可选的，所述基准转换矩阵的计算公式为：

公式(3)中，[A]₂₁为从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ΔA₁₂为从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度。

本实施例提供的基准偏差消除装置，与本发明任意实施例所提供的基准偏差消除方法属于同一发明构思，可执行本发明任意实施例所提供的基准偏差消除方法，具备执行基准偏差消除方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的基准偏差消除方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基准偏差消除方法，其特征在于，包括：

获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差；

当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合加电后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息；

根据所述主惯性测量组合的加速度计信息，计算所述主惯性测量组合的不水平度，且根据所述从惯性测量组合的加速度计信息，计算所述从惯性测量组合的不水平度；

根据所述方位差、所述主惯性测量组合的不水平度、以及所述从惯性测量组合的不水平度，计算所述从惯性测量组合到所述主惯性测量组合的基准转换矩阵；

当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差；

其中，所述基准偏差包括主惯性测量组合及从惯性测量组合的俯仰不水平度差值，还包括主惯性测量组合及从惯性测量组合的偏航不水平度差值；

不水平度为主惯性测量组合及从惯性测量组合的俯仰不水平度及偏航不水平度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器导航数据的基准偏差，包括：

当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵与所述基准转换矩阵相乘，以消除所述运载器惯性导航数据的基准偏差。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速度计信息包括y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据；所述不水平度包括俯仰不水平度和偏航不水平度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(1)中，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y1 ^*为主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z1 ^*为主惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据；

所述从惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(2)中，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y2 ^*为从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z2 ^*为从惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述基准转换矩阵的计算公式为：

公式(3)中，[A]₂₁为从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ΔA₁₂为从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度。

6.一种基准偏差消除装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差；

采集模块，用于当所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合加电后，分别采集所述主惯性测量组合和所述从惯性测量组合的加速度计信息；

第一计算模块，用于根据所述主惯性测量组合的加速度计信息，计算所述主惯性测量组合的不水平度，且根据所述从惯性测量组合的加速度计信息，计算所述从惯性测量组合的不水平度；

第二计算模块，用于利用所述方位差、所述主惯性测量组合的不水平度、以及所述从惯性测量组合的不水平度，计算所述从惯性测量组合到所述主惯性测量组合的基准转换矩阵；

偏差消除模块，用于当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，利用所述基准转换矩阵，消除运载器惯性导航数据的基准偏差。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述偏差消除模块用于当所述主惯性测量组合切换至所述从惯性测量组合后，将运载器惯性导航数据构成的导航矩阵与所述基准转换矩阵相乘，以消除所述运载器惯性导航数据的基准偏差。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加速度计信息包括y轴加速度计输出数据和z轴加速度计输出数据；所述不水平度包括俯仰不水平度和偏航不水平度。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述主惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(1)中，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y1 ^*为主惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z1 ^*为主惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据；

所述从惯性测量组合的不水平度的计算公式为：

公式(2)中，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度，T₁为累积时间，g₀为当地重力加速度，δW_y2 ^*为从惯性测量组合的y轴加速度计输出数据，δW_z2 ^*为从惯性测量组合的Z轴加速度计输出数据。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述基准转换矩阵的计算公式为：

公式(3)中，[A]₂₁为从惯性测量组合到主惯性测量组合的基准转换矩阵，ψ₀₁为主惯性测量组合的偏航不水平度，为主惯性测量组合的俯仰不水平度，ΔA₁₂为从惯性测量组合相对于主惯性测量组合的方位差，为从惯性测量组合的俯仰不水平度，ψ₀₂为从惯性测量组合的偏航不水平度。