慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法
【專利摘要】慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法，(1)設(shè)置火箭橇軌道坐標(biāo)系；(2)慣性測量系統(tǒng)進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)或者進(jìn)行傳遞對(duì)準(zhǔn)，得到火箭橇橇體的軌道坐標(biāo)系下的三個(gè)姿態(tài)角初值；(3)計(jì)算地球轉(zhuǎn)速以及重力加速度在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的分量，結(jié)合慣性測量系統(tǒng)中捷聯(lián)陀螺的輸出，更新火箭橇橇體在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的三個(gè)姿態(tài)角；(4)利用步驟(3)中更新后的姿態(tài)角計(jì)算火箭橇軌道坐標(biāo)系到捷聯(lián)本體坐標(biāo)系的姿態(tài)變換矩陣；(5)利用步驟(4)中的姿態(tài)變換矩陣、步驟(3)中的重力加速度在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的分量，結(jié)合慣性測量系統(tǒng)中捷聯(lián)加表的輸出，得到火箭橇橇體在火箭橇軌道的加速度，進(jìn)而得到火箭橇橇體在火箭橇軌道的速度以及位置。
【專利說明】慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇發(fā)射點(diǎn)軌道坐標(biāo)系的導(dǎo)航計(jì)算方法，可用于慣性測量系統(tǒng)精度評(píng)定和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)落點(diǎn)精度評(píng)估中。
【背景技術(shù)】
[0002]火箭橇試驗(yàn)具有產(chǎn)生大過載、高速度、強(qiáng)振動(dòng)和沖擊等綜合條件的能力，可以最逼真地模擬導(dǎo)彈真實(shí)飛行環(huán)境。通過試驗(yàn)?zāi)軌蚩己藨T性測量系統(tǒng)在綜合環(huán)境條件下的各項(xiàng)性能指標(biāo)和精度，驗(yàn)證慣性測量系統(tǒng)誤差模型在高動(dòng)態(tài)條件下的正確性，特別是在大過載情況下，高次項(xiàng)放大作用，能夠確定慣性測量系統(tǒng)高次誤差項(xiàng)對(duì)導(dǎo)航性能的影響，是實(shí)現(xiàn)慣性測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能驗(yàn)證的最佳途徑。
[0003]捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是依靠算法建立起導(dǎo)航坐標(biāo)系，即平臺(tái)坐標(biāo)系以數(shù)學(xué)平臺(tái)形式存在，這樣就省略了復(fù)雜的物理實(shí)體平臺(tái)，一般情況下的導(dǎo)航坐標(biāo)系是在地理坐標(biāo)系下進(jìn)行導(dǎo)航解算，
[0004]在慣性測量系統(tǒng)火箭橇試驗(yàn)中，目前主要采用基于地理坐標(biāo)系的導(dǎo)航計(jì)算方法，速度信息取東向速度北向速度Vn和天向速度vu，位置信息取緯度-、經(jīng)度λ和高度h，
導(dǎo)航計(jì)算公式為
[0005]
【權(quán)利要求】
1.慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法，其特征在于步驟如下: (1)設(shè)置火箭橇軌道坐標(biāo)系(OX1Y1Z1),該坐標(biāo)系的原點(diǎn)為火箭橇軌道起始點(diǎn)，OX1軸指向火箭橇橇體運(yùn)動(dòng)前進(jìn)方向，OZ1軸朝上垂直于軌道，OY1軸在水平面內(nèi)垂直于軌道，且三者滿足右手坐標(biāo)系； (2)慣性測量系統(tǒng)進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)或者進(jìn)行傳遞對(duì)準(zhǔn)，得到火箭橇橇體的軌道坐標(biāo)系下的三個(gè)姿態(tài)角初值； (3)計(jì)算地球轉(zhuǎn)速以及重力加速度在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的分量，結(jié)合慣性測量系統(tǒng)中捷聯(lián)陀螺的輸出，更新火箭橇橇體在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的三個(gè)姿態(tài)角； (4)利用步驟(3)中更新后的姿態(tài)角計(jì)算火箭橇軌道坐標(biāo)系到捷聯(lián)本體坐標(biāo)系的姿態(tài)變換矩陣； (5)利用步驟(4)中的姿態(tài)變換矩陣、步驟(3)中的重力加速度在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的分量，結(jié)合慣性測量系統(tǒng)中捷聯(lián)加表的輸出，得到火箭橇橇體在火箭橇軌道的加速度，進(jìn)而得到火箭橇橇體在火箭橇軌道的速度以及位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法，其特征在于:所述步驟(2)中的火箭橇橇體的軌道坐標(biāo)系下三個(gè)方向的姿態(tài)角初值計(jì)算公式如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法，其特征在于:所述步驟(3)中三個(gè)姿態(tài)角利用下述公式積分得到，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法，其特征在于:所述步驟(5)中重力加速度在火箭橇軌道坐標(biāo)系下的分量如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性測量系統(tǒng)基于火箭橇軌道坐標(biāo)系的定位方法，其特征在于:所述步驟(5)中火箭橇橇體在火箭橇軌道的加速度計(jì)算公式如下:
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK103954301SQ201410199158
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】魏宗康, 劉璠, 趙龍 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所