【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及仿生智能導(dǎo)航，尤其涉及仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法。
技術(shù)介紹
1、目前在衛(wèi)星拒止條件下，自主導(dǎo)航系統(tǒng)研究取得了大量研究成果，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)部分移動機(jī)器人、無人平臺等在無衛(wèi)星條件下的自主導(dǎo)航。在缺乏全局位置觀測的一些導(dǎo)航系統(tǒng)中，例如視覺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，不可避免的會出現(xiàn)航向和位置上的漂移。然而偏振光羅盤能夠提供衛(wèi)星拒止條件下可靠的全局航向觀測，但在缺乏傳感器硬件同步的情況下，偏振光羅盤與導(dǎo)航系統(tǒng)測量之間存在一個固有測量延遲，因此如何快速高效的將偏振光羅盤部署到現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)上而不需要額外的硬件同步改造成為一個難題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)提供仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法。
2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的具體技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)提供仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，包括以下步驟：
4、s1、在線對準(zhǔn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的計算坐標(biāo)系；
5、s2、基于對準(zhǔn)后的計算坐標(biāo)系，對仿生偏振光羅盤進(jìn)行校準(zhǔn)；
6、s3、建立包含校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤測量延遲的優(yōu)化模型；
7、s4、基于優(yōu)化模型構(gòu)建測量延遲估計優(yōu)化方程，并進(jìn)行求解得到測量延遲，實現(xiàn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的實時同步。
8、進(jìn)一步地，所述在線對準(zhǔn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的計算坐標(biāo)系包括：
9、從時刻開始仿生偏振
10、；
11、其中，為時間跨度；為任意開始時刻；為仿生偏振光羅盤 i時刻姿態(tài)，為仿生偏振光羅盤計算坐標(biāo)系；為組合導(dǎo)航系統(tǒng) i時刻姿態(tài)，為組合導(dǎo)航系統(tǒng)計算坐標(biāo)系；為計算坐標(biāo)系對準(zhǔn)誤差；
12、判斷對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行有效性判定。
13、進(jìn)一步地，所述模糊度一致性根據(jù)以下步驟進(jìn)行判定：
14、判斷前后連續(xù)姿態(tài)和之間是否存在180°航向上的旋轉(zhuǎn)，若存在則說明發(fā)生模糊度跳變；若不存在則說明未發(fā)生模糊度跳變。
15、進(jìn)一步地，所述優(yōu)化結(jié)果的有效性通過以下步驟判斷：
16、若時，滿足
17、；
18、則說明優(yōu)化結(jié)果有效，若不滿足上式，則再次在線對準(zhǔn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的計算坐標(biāo)系；
19、其中，為歐拉角轉(zhuǎn)換并保留航向角操作；為誤差閾值。
20、進(jìn)一步地，所述對仿生偏振光羅盤進(jìn)行校準(zhǔn)包括以下步驟：
21、利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)的輸出姿態(tài)和對準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)四元數(shù)計算載體水平角和組合導(dǎo)航系統(tǒng)航向角；
22、將載體水平角輸入仿生偏振光羅盤，補(bǔ)償仿生偏振光羅盤的水平角，減少仿生偏振光羅盤誤差；
23、利用組合導(dǎo)航系統(tǒng)航向角校正仿生偏振光羅盤模糊度。
24、進(jìn)一步地，所述仿生偏振光羅盤模糊度根據(jù)以下公式進(jìn)行校正：
25、；
26、其中，為仿生偏振光羅盤帶模糊度的航向輸出；為仿生偏振光羅盤模糊度校正后的航向輸出；為模糊度校正參數(shù)。
27、進(jìn)一步地，所述模糊度校正參數(shù)通過將組合導(dǎo)航系統(tǒng)航向角與仿生偏振光羅盤帶模糊度的航向輸出進(jìn)行比較得到：
28、；
29、其中，為誤差容忍閾值。
30、進(jìn)一步地，所述建立包含校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤測量延遲的優(yōu)化模型包括以下步驟：
31、獲取校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤的姿態(tài)和組合導(dǎo)航系統(tǒng)的姿態(tài)，以四元數(shù)形式構(gòu)建包含校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤測量延遲的優(yōu)化模型：
32、；
33、其中，為測量延遲殘差；為到時刻之間校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤和組合導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)觀測；為仿生偏振光羅盤測量延遲；為校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤在采樣時刻前時刻的姿態(tài)；為組合導(dǎo)航系統(tǒng)在采樣時刻時刻的姿態(tài)；為待優(yōu)化的狀態(tài)變量，為狀態(tài)變量的合集。
34、進(jìn)一步地，所述測量延遲估計優(yōu)化方程為：
35、；
36、其中，為測量延遲殘差的2范數(shù)平方。
37、進(jìn)一步地，所述測量延遲估計優(yōu)化方程能夠通過levenberg-marquardt法求解，得到測量延遲。
38、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益技術(shù)效果在于:
39、本專利技術(shù)提供的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，通過對齊仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的計算坐標(biāo)系，再此基礎(chǔ)上對仿生偏振光羅盤校準(zhǔn)，再構(gòu)建包含校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤測量延遲的優(yōu)化模型，并進(jìn)一步構(gòu)建測量延遲估計優(yōu)化方程求解，得到測量延遲，從而實現(xiàn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的實時同步。
40、本專利技術(shù)能夠有效地在線估計仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)之間的測量延遲，能夠提高組合導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)各傳感之間的快速適配性。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述在線對準(zhǔn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的計算坐標(biāo)系包括：
3.如權(quán)利要求2所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述模糊度一致性根據(jù)以下步驟進(jìn)行判定：
4.如權(quán)利要求2所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述優(yōu)化結(jié)果的有效性通過以下步驟判斷：
5.如權(quán)利要求1所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述對仿生偏振光羅盤進(jìn)行校準(zhǔn)包括以下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述仿生偏振光羅盤模糊度根據(jù)以下公式進(jìn)行校正：
7.如權(quán)利要求6所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述模糊度校正參數(shù)通過將組合導(dǎo)航系統(tǒng)航向角與仿生偏振光羅盤帶模糊度的航向輸出進(jìn)行比較得到：
8.如權(quán)利要求1所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述建立包含校準(zhǔn)后的仿生偏振光羅盤測量延遲的優(yōu)化模型包括以下步驟：
9.如權(quán)利要求1所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述測量延遲估計優(yōu)化方程為：
10.如權(quán)利要求9所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述測量延遲估計優(yōu)化方程能夠通過Levenberg-Marquardt法求解，得到測量延遲。
...【技術(shù)特征摘要】
1.仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述在線對準(zhǔn)仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的計算坐標(biāo)系包括：
3.如權(quán)利要求2所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述模糊度一致性根據(jù)以下步驟進(jìn)行判定：
4.如權(quán)利要求2所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述優(yōu)化結(jié)果的有效性通過以下步驟判斷：
5.如權(quán)利要求1所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方法，其特征在于，所述對仿生偏振光羅盤進(jìn)行校準(zhǔn)包括以下步驟：
6.如權(quán)利要求5所述的仿生偏振光羅盤與組合導(dǎo)航系統(tǒng)的測量延遲在線標(biāo)定方...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂云霄，張淮益，范晨，張禮廉，何曉峰，滕連偉，周文舟，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍國防科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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