一种捷联惯性导航系统初始姿态确定方法

摘要

一种捷联惯性导航系统初始姿态确定方法，通过将SINS从初始位置绕空间三维任意轴旋转到任意一个位置，根据位置一上SINS的输出与地球自转角速度和重力加速度的关系，初步确定出SINS的初始姿态。由于SINS位置的改变，提高了系统的可观测性，进一步利用卡尔曼滤波技术，对姿态失准角及陀螺仪常值漂移、加速度计常值进行精确估计，得到SINS更加准确的初始姿态。本发明具有自主、精度高、灵活简便的特点，适用于各种中高精度的捷联惯性导航系统。

主权项

1、一种捷联惯性导航系统初始姿态确定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)SINS预热准备完毕，保持SINS在初始位置，称为第一位置，静止不动，采集陀螺仪输出和加速度计输出；(2)根据加速度计输出与重力加速度的关系以及陀螺仪输出与地球自转角速率的关系，计算出第一位置的航向角俯仰角θ₁和横滚角γ₁；(3)将SINS从第一位置绕空间三维任意轴旋转到任意一个位置，称为第二位置，保持SINS在第二位置静止不动，采集陀螺仪输出和加速度计输出；(4)采用卡尔曼滤波技术，将θ₁和γ₁作为初始参数，对两个位置上陀螺仪和加速度计输出的数据进行处理，估计出第二位置时计算地理坐标系n′与真实地理坐标系n之间的误差角，简称为失准角φ_x、φ_y和φ_z及陀螺仪常值漂移、加速度计常值偏置；(5)利用卡尔曼滤波估计出的φ_x、φ_y和φ_z计算真实地理坐标系n与计算地理坐标系n′之间的转换矩阵C_n′ⁿ，根据陀螺仪输出的角增量或角速度信息，采用四元数方法，计算载体坐标系b与计算地理坐标系n′之间的转换矩阵C_bⁿ′，由C_n′ⁿ和C_bⁿ′，计算出载体坐标系b与真实地理坐标系n之间的转换矩阵C_bⁿ，再由C_bⁿ计算第二位置的航向角俯仰角θ₂和横滚角γ₂，将其作为SINS的初始姿态。