一种分布式惯性导航系统及其姿态传递对准方法

摘要

本发明公开了一种分布式惯性导航系统及其姿态传递对准方法，该系统包括一个主节点和n个子节点构成的网络拓扑结构，主节点包括惯导单元和天文单元，子节点包括惯导单元；前述惯导单元即IMU，其内设置三轴加速度计和陀螺组件，所述天文单元包括星敏感器；各节点之间通过IMU输出端口连接外设的处理器，并以此进行信息共享，星敏感器的输出端也连接外设的处理器。本发明导航系统具有高容错性和强鲁棒性，成本低，能提高惯导系统的性能，实现各低性能的惯导系统与高性能的惯导系统传递对准的效果，传递对准的实时性和准确性高。

主权项

一种分布式惯性导航系统的姿态传递对准方法，该分布式惯性导航系统包括一个主节点和n个子节点构成的网络拓扑结构，前述n≥2的自然数；所述主节点包括惯导单元和天文单元，子节点包括惯导单元；前述惯导单元即IMU，其内设置三轴加速度计和陀螺组件，所述天文单元包括星敏感器；各节点之间通过IMU输出端口连接外设的处理器，并以此进行信息共享，星敏感器的输出端也连接外设的处理器；主节点的惯导单元采用高性能IMU，子节点的惯导单元采用低性能IMU；其特征是，姿态传递对准方法包括以下步骤：1）确定导航系统姿态基准：即主节点姿态，将主节点的信息输入处理器，将星敏感器输出的姿态角信息，与惯导单元输出的按惯导算法解算得到的姿态角相减，得到姿态误差角，姿态误差角依次经数学平台误差角、卡尔曼滤波，得到校正数据，反馈给处理器，以此对主节点姿态进行修正，得到导航系统姿态基准；2）通过惯性测量匹配算法确定主子节点相对姿态：以步骤1）得到的主节点姿态为基准，将子节点陀螺组件输出值分别与主节点的陀螺组件输出值进行比较，计算其的差值，得到主子节点之间的变形角速度，利用欧拉角方程求逆整理后，得到微积分方程组，将设定的初始变形角代入方程，求解得到变形角；3）通过TRIAD算法确定主子节点相对姿态：以步骤1）得到的主节点姿态为基准，按照TRIAD算法，采用陀螺组件、三轴加速度计双矢量算法实时计算相对姿态矩阵，并由此得到校对变形角；4）将步骤2）得到的变形角数值和步骤3）中的到的校对变形角数值输入处理器的惯性测量匹配修正程序，计算得到修正角度；5）以步骤1）得到的主节点姿态为基准，根据步骤4）得到的修正角度，修正子节点姿态。