本發明專利技術公開了一種MEMS慣導安裝誤差的標定方法、存儲介質和控制計算機，MEMS慣導安裝于吊艙內部，并隨吊艙框架轉動，方法包括：利用主慣導和吊艙的框架角，確定MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣；實時更新MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣，得到實時轉換矩陣；采用速度和位置匹配的方式建立卡爾曼濾波器；獲取GNSS導航系統當前時刻輸出的速度和位置，利用卡爾曼濾波器得到MEMS慣導的安裝誤差；根據安裝誤差和當前時刻的實時轉換矩陣，得到當前時刻導航坐標系下的姿態信息。該MEMS慣導安裝誤差的標定方法簡單易實現，并且能夠應用于臨時更換MEMS慣導的情景，極大地提高了MEMS慣導系統的使用效率。極大地提高了MEMS慣導系統的使用效率。極大地提高了MEMS慣導系統的使用效率。
【技術實現步驟摘要】
MEMS慣導安裝誤差的標定方法、存儲介質和控制計算機
[0001]本專利技術涉及飛行器
，尤其涉及一種MEMS慣導安裝誤差的標定方法、存儲介質和控制計算機。
技術介紹
[0002]吊艙穩定平臺承載著POS（Position and Orientation System，定位定向系統）和數據采集系統，本體結構包括俯仰和方位兩個框架系統，其中俯仰框與成像載荷采用一體化設計，作為一個整體安裝在俯仰軸上。吊艙穩定平臺一方面利用速率陀螺測量載機的振動和擾動，產生反作用力矩，隔離飛機的振動和外界擾動，保持視軸的穩定，從而減小載機振動和外界擾動對目標探測的影響；另一方面要實時的接收MEMS（Micro
?
Electro
?
Mechanical System，微機電系統）慣導測量的姿態和位置信息，實現姿態調整，從而實時的跟蹤被測目標。吊艙控制系統能否快速、準確的跟蹤指令姿態，能否有效隔離載機振動和外界的擾動和實時保持視軸的穩定，將直接影響到數據采集質量、被測目標跟蹤精度，最終影響采集到的數據的可靠性，關系到遙測任務能否高效、高質量地完成。
[0003]一般受慣性器件尺寸、功耗等因素限制，特別是MEMS慣性器件相對光學陀螺精度較低的影響，無法將慣性導航與控制系統直接安裝在吊艙隨動俯仰框架上，只能是通過高精度的光學主慣導或外部慣導通過數學方法推算吊艙姿態，并對載機轉動進行解耦。這種方式不可避免的會引入框架角誤差、主慣導減震器產生的安裝偏差等，影響機載吊艙對目標的探測精度。
專利技術內容
[0004]本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出一種MEMS慣導安裝誤差的標定方法，該MEMS慣導安裝誤差的標定方法相較于在實驗室條件下的安裝誤差標定方法節省了步驟，并且能夠應用于臨時更換MEMS慣導的情景，極大地提高了MEMS慣導系統的使用效率。
[0005]為達到上述目的，本專利技術第一方面實施例提出一種MEMS慣導安裝誤差的標定方法，所述MEMS慣導安裝于吊艙內部，并隨吊艙框架轉動，所述方法包括如下步驟：利用主慣導和所述吊艙的框架角，確定MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣，記為初始轉換矩陣；在MEMS慣導工作過程中，利用MEMS慣導內部陀螺的輸出信息實時更新MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣，得到實時轉換矩陣；采用速度和位置匹配的方式建立卡爾曼濾波器；獲取GNSS導航系統當前時刻輸出的速度和位置，并利用所述卡爾曼濾波器根據所述速度和位置，得到所述MEMS慣導的安裝誤差；根據所述安裝誤差和所述當前時刻的實時轉換矩陣，得到當前時刻所述導航坐標系下的姿態信息。
[0006]另外，根據本專利技術上述實施例提出的MEMS慣導安裝誤差的標定方法還可以具有如下附加的技術特征：根據本專利技術的一個實施例，所述利用主慣導和所述吊艙的框架角，確定導航坐標
系與MEMS慣導坐標系之間的初始轉換矩陣，包括：根據所述主慣導的姿態輸出信息，建立主慣導姿態角矩陣，其中，M表示主慣導坐標系，N表示所述導航坐標系；根據所述吊艙的框架角，建立框架角矩陣，其中，，為方位框架角，為俯仰框架角，b為所述MEMS慣導坐標系；根據所述主慣導姿態角矩陣和所述框架角矩陣，得到所述初始轉換矩陣，其中，。
[0007]根據本專利技術的一個實施例，所述采用速度和位置匹配的方式建立卡爾曼濾波器，包括：采用速度和位置匹配的方式建立所述卡爾曼濾波器的狀態變量和觀測方程。
[0008]根據本專利技術的一個實施例，所述主慣導和所述吊艙共用安裝基座，所述狀態變量為：X=，其中，X為所述狀態變量，為分別為所述MEMS慣導在X、Y、Z軸向上的姿態誤差角，分別為所述MEMS慣導在X、Y、Z軸向上的速度誤差，分別為所述MEMS慣導位置誤差中的經度誤差、緯度誤差、高度誤差，分別為所述MEMS慣導內部陀螺在X、Y、Z軸向上的零偏，分別為所述MEMS慣導內部加速度計在X、Y、Z軸向上的零偏，分別為所述MEMS慣導在X、Y、Z軸向上的安裝誤差。
[0009]根據本專利技術的一個實施例，采用速度和位置匹配的方式建立所述卡爾曼濾波器的觀測方程，包括：建立觀測向量，其中，所述觀測向量包括位置觀測向量、速度觀測向量和所述MEMS慣導的安裝誤差觀測向量；根據所述觀測向量和所述狀態變量建立所述觀測方程，如下：，其中，Z為所述觀測向量，H為觀測系數矩陣，X為所述狀態變量，R為觀測噪聲矩陣。
[0010]根據本專利技術的一個實施例，所述速度觀測向量為：，所述位
置觀測向量為：，所述安裝誤差觀測向量為：，其中，為所述MEMS慣導輸出的速度，分別為所述MEMS慣導輸出的經度、緯度、高度，為所述GNSS導航系統輸出的速度，為所述GNSS導航系統輸出的經度、緯度、高度，為考慮所述MEMS慣導的安裝誤差時，所述MEMS慣導坐標系相對所述導航坐標系的姿態轉換矩陣。
[0011]根據本專利技術的一個實施例，R為9
×
9的對角矩陣，其中，，，，其余為零元素；H矩陣的非零元素為，，其中，為所述當前時刻的實時轉換矩陣。
[0012]根據本專利技術的一個實施例，所述根據所述安裝誤差和所述當前時刻的實時轉換矩陣，得到所述MEMS慣導在所述導航坐標系下的姿態信息，包括：通過下式得到考慮所述MEMS慣導的安裝誤差時，所述MEMS慣導坐標系相對所述導航坐標系的姿態轉換矩陣：，其中，；根據得到所述MEMS慣導在所述導航坐標系下的姿態信息，如下：橫滾角，俯仰角，航向角。
[0013]為達到上述目的，本專利技術第二方面實施例提出了一種非易失性計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，實現如上述的方法。
[0014]為達到上述目的，本專利技術第三方面實施例提出了一種控制計算機，包括存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，實現如上述的方法。
[0015]本專利技術實施例的MEMS慣導安裝誤差的標定方法、存儲介質和控制計算機，將MEMS慣導系統安裝于吊艙內部，并隨吊艙框架轉動，為消除MEMS慣導的安裝誤差，首先利用主慣導的姿態輸出信息和吊艙的框架角，確定MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣，記為初始轉換矩陣，在MEMS慣導工作過程中，利用MEMS慣導內部陀螺的輸出信息實時更新MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣，得到實時轉換矩陣，后建立卡爾曼濾波器，利用卡爾曼濾波器結合導航系統輸出的速度和位置，得到MEMS慣導的安裝誤差，最后根據安裝誤差和初始轉換矩陣，得到導航坐標系下的姿態信息，完成對MEMS慣導安裝誤差的標定，該MEMS慣導安裝誤差的標定方法相較于在實驗室條件下的安裝誤差標定方法節省了步驟，簡單易實現，并且能夠應用于臨時更換MEMS慣導的情景，極大地提高了MEMS慣導系統的使用效率。
[0016]本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種MEMS慣導安裝誤差的標定方法，其特征在于，所述MEMS慣導安裝于吊艙內部，并隨吊艙框架轉動，所述方法包括如下步驟：利用主慣導和所述吊艙的框架角，確定MEMS慣導坐標系相對導航坐標系的姿態轉換矩陣，記為初始轉換矩陣；在所述MEMS慣導工作過程中，利用所述MEMS慣導內部陀螺的輸出信息實時更新所述MEMS慣導坐標系相對所述導航坐標系的姿態轉換矩陣，得到實時轉換矩陣；采用速度和位置匹配的方式建立卡爾曼濾波器；獲取GNSS導航系統當前時刻輸出的速度和位置，并利用所述卡爾曼濾波器根據所述速度和位置，得到所述MEMS慣導的安裝誤差；根據所述安裝誤差和所述當前時刻的實時轉換矩陣，得到所述當前時刻所述導航坐標系下的姿態信息。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用主慣導和所述吊艙的框架角，確定導航坐標系與MEMS慣導坐標系之間的初始轉換矩陣，包括：根據所述主慣導的姿態輸出信息，建立主慣導姿態角矩陣，其中，M表示主慣導坐標系，N表示所述導航坐標系；根據所述吊艙的框架角，建立框架角矩陣，其中，，為方位框架角，為俯仰框架角，b為所述MEMS慣導坐標系；根據所述主慣導姿態角矩陣和所述框架角矩陣，得到所述初始轉換矩陣，其中，。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用速度和位置匹配的方式建立卡爾曼濾波器，包括：采用速度和位置匹配的方式建立所述卡爾曼濾波器的狀態變量和觀測方程。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述主慣導和所述吊艙共用安裝基座，所述狀態變量為：X=，其中，X為所述狀態變量，分別為所述MEMS慣導在X、Y、Z軸向上的姿態誤差角，分別為所述MEMS慣導在X、Y、Z軸向上的速度誤差，分別為所述MEMS慣導的位置誤差中的經度誤差、緯度誤差、高度誤差，分別為
所述MEMS慣導內部陀螺在X、Y、Z軸向上的零偏，分別為所述MEMS慣導內部加速度計在X、Y、Z軸向上的零偏，分別為所述MEMS慣...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李剛，
申請(專利權)人：開拓導航控制技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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