基于匹配技术的地磁辅助惯性的载体姿态测量方法

摘要

一种基于匹配技术的地磁辅助惯性的载体姿态测量方法，包括：1)从地磁数据库中读出载体所在位置的地磁矢量信息，建立空间直角坐标系，计算出每个姿态下磁传感器的理论值；2)在一定时间内，从惯性器件得到运动载体的N个测量姿态，从磁强计得到N个磁场测量值；3)根据步骤2得到的载体N个测量姿态，在步骤1所建立的姿态角坐标系中，找到对应的N个点，结合磁传感器N个磁场测量值，采用匹配算法进行匹配，得到载体姿态的匹配结果；4)把匹配结果作为载体的真实姿态来修正惯性器件的输出结果；5)在下一测量时刻，重复执行步骤2-4，实现连续测姿。本发明能够有效的矫正惯性器件的积累误差，实现长时间、高精度的载体姿态测量。

主权项

一种基于匹配技术的地磁辅助惯性的载体姿态测量方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：从地磁数据库中读出载体所在位置的地磁矢量信息，以载体的滚转角、偏航角和俯仰角为坐标轴建立空间直角坐标系，并计算出每个姿态下磁强计的理论值；按照如下步骤建立以载体的滚转角、偏航角和俯仰角为坐标轴的空间直角坐标系，首先从地磁数据库中读出载体所在地理位置的地磁矢量信息M，由(1)式所示，下标xyz分别指向北东地方向：$M=\left[\begin{array}{c}{M}_X\\ M_Y\\ M_Z\end{array}\right]---\left(1\right)$以载体的滚转角γ、俯仰角θ和偏航角为坐标轴建立空间直角坐标系，由(2)式计算载体在任意姿态时，与载体捷联的磁强计的理论测量值B：$B=L\left(2\right)L\left(1\right)L\left(0\right)\left[\begin{array}{c}{M}_x\\ M_y\\ M_z\end{array}\right]---\left(2\right)$其中，$L\left(0\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 1& 0& 0\\ 0& 0& -1\end{array}\right]---\left(3\right)$L(0)把地磁数据库中磁场值从北东地坐标系转换到东北天坐标系，即地理坐标系；L(1)是方向余弦矩阵，用于把地理坐标系下的地磁分量转换成载体坐标系下的磁场分量；L(2)为三维行向量，表示磁强计在载体坐标系下的方位角，用于把地理坐标系下的地磁分量转换到磁强计的轴线上，其具体数值在磁强计装配好后，对装配方向进行标定得到；步骤2：在t‑N+1到t的N个时刻，从惯性器件得到运动载体的N个测量姿态A，从磁强计得到N个磁场测量值M_b，如下所示：M_b＝[m₁ m₂ … m_N]                 (6)步骤3：根据步骤2得到的载体N个测量姿态，在步骤1所建立的空间直角坐标系中，找到对应的N个点，并将该N个点作为参考点集，结合磁强计的N个磁场测量值，采用匹配算法进行匹配，得到载体姿态的匹配结果；步骤4：把匹配结果作为载体的真实姿态来修正惯性器件的输出结果；步骤5：在下一测量时刻t＝t+1，重复执行步骤2～4，从而实现连续测姿。