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一種慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法
【專利摘要】本發明屬于慣性導航系統極區導航【技術領域】，具體涉及一種慣性導航系統利用慣性測量單元的輸出值在橫地理坐標系下的關系，實時測量出載體相對橫坐標系的姿態角的慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法。本發明包括：測量載體的橫速度；更新船舶所在位置的橫經度和橫地理緯度；得到極區模式中地球角速度在導航系的投影；獲得導航坐標系相對于慣性坐標系的角速度在載體坐標系的投影；獲得載體相對于導航系的角速度；測量載體的捷聯姿態矩陣；測量載體相對橫坐標系的姿態角。本發明所設計的方案可以實現高緯度實時導航，為高緯度捷聯慣導系統提供數學模型，避免了常用慣導系統在高緯度地區由于計算溢出而無法導航的問題。
【專利說明】一種慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于慣性導航系統極區導航【技術領域】，具體涉及一種慣性導航系統利用慣性測量單元的輸出值在橫地理坐標系下的關系，實時測量出載體相對橫坐標系的姿態角的慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法。
【背景技術】
[0002]慣導系統是一種利用陀螺和加速度計測量載體角運動和線運動，經過積分運算求出載體瞬時姿態、速度和位置的導航設備，它完全依靠自身的敏感器件完成導航任務，無需依賴任何外界信息，也不向外輻射任何能量，是一種完全自主的導航系統，因此具有隱蔽性好、抗干擾、不受任何氣象條件限制的優點。正是由于以上優點，它是重要航行體(如潛艇、洲際導彈、宇宙飛船、遠程飛機等)必不可少的導航設備。
[0003]目前，船舶慣性導航系統普遍采用當地水平固定指北方機械編排，即采用地理坐標系作為導航系。這種機械編排的導航系I軸要始終指向真北，當船舶通過極點附近時，真北很快變化180度，此時導航系y軸指向變化的速率將會無窮大。在慣性導航系統機械編排中，導航系相對地球的角速度在地理極點處出現奇點，無法進行捷聯解算，因此目前常用的基于地理坐標系下的慣性導航系統無法進行極區導航。
[0004]采用橫地理坐標系為導航坐標系可以解決慣性導航系統極區無法導航這個問題。橫地理坐標系是基于橫坐標系建立的。橫坐標系也稱逆坐標系，橫坐標系的易沿地軸方向，Λ軸在赤道平面與本初子午面的交線上，~在赤道平面內與％、軸構成右手坐標系。oxeyeze與地球因連,隨地球一起轉動。橫地理坐標系是相對大地水準面定義的橫東_橫北—天正交坐標系，坐標原點設在地球表面運動的運載體所在點，%、%軸在地理水平面內分別指向橫東向與橫北向，^軸與I軸和&軸構成右手坐標系。船舶的位置可用橫經度和橫緯度來表示。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于:提供一種為了解決船舶進入極區工作時，常規的慣性導航系統的導航解算方法不適用的問題的一種慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:
[0007]步驟一:根據加速度計的輸出數據fb和初始載體的姿態矩陣Cf測量載體的橫速
度C
【權利要求】
1.一種慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法，其特征在于: 步驟一:根據加速度計的輸出數據fb和初始載體的姿態矩陣Cl測量載體的橫速度:V；
2.根據權利要求1所述的一種慣性導航系統橫坐標系下載體姿態的實時測量方法，其特征在于:所述步驟七中載體相對橫坐標系的姿態角f、歹和f分別表示載體坐標系的yb軸、xb軸和zb軸分別與橫地理坐標系的S"?軸、軸和^軸之間的夾角，橫地理坐標系的坐標原點設在地球表面運動的運載體所在點，1、K軸在地理水平面內分別指向橫東向與橫北向，St軸與Ft軸和zt軸構成右手坐標系。
【文檔編號】G01C21/16GK103940429SQ201410105283
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】于飛, 阮雙雙, 鮑桂清, 奔粵陽, 趙維珩, 楊曉龍, 李敬春 申請人:哈爾濱工程大學