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| 一种利用惯导数据修正飞行弹道数据的计算方法 | |
杨超 ; 孙泉华; 胡远; 王小永; 洪启臻
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| 2024-06-25 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明公开了一种利用惯导数据修正飞行弹道数据的计算方法，包括：选取待修正的时刻t0，并在t0时刻附近选取用于辅助计算的N个时刻{ti,i＝1,2…N}，N可根据实际情况进行调整；利用惯导数据求解t0时刻以及N个辅助时刻{ti,i＝1,2…N}的地固系加速度(ax2,ay2,az2)；所述惯导数据是指由惯导系统测量的机体系三轴过载和描述飞行器姿态的四元数；所述的惯导系统包括加速度计和陀螺仪；所述三轴过载为(ax,ay,az)；所述四元数为Q＝(q0,q1,q2,q3)；利用步骤二求解的N个辅助时刻{ti,i＝1,2…N}的加速度(ax2,ay2,az2)进一步求解t0时刻的速度v(t0)和坐标x(t0)；本发明将任意的非线性弹道转化为线性关系，然后通过线性拟合方法计算并修正数据，通过线性拟合，显著减弱了飞行数据x(t)、a(t)的随机噪声对计算结果的影响。 |
| Application Date | 2023-02-02 |
| Application Number | CN202310110084.3 |
| Patent Number | CN116481535B |
| Claim | 1.一种利用惯导数据修正飞行弹道数据的计算方法，其特征在于，包括以下步骤， 步骤一、选取待修正的时刻t0，并在t0时刻附近选取用于辅助计算的N个时刻{ti,i＝1,2…N}，N可根据实际情况进行调整； 步骤二、利用惯导数据求解t0时刻以及N个辅助时刻{ti,i＝1,2…N}的地固系加速度(ax2,ay2,az2)；所述惯导数据是指由惯导系统测量的机体系三轴过载和描述飞行器姿态的四元数；所述的惯导系统包括加速度计和陀螺仪；所述三轴过载为(ax,ay,az)；所述四元数为Q＝(q0,q1,q2,q3)； 步骤三、利用步骤二求解的N个辅助时刻{ti,i＝1,2…N}的加速度(ax2,ay2,az2)进一步求解t0时刻的速度v(t0)和坐标x(t0)； 所述步骤二的具体步骤如下： 1)建立姿态四元数Q＝(q0,q1,q2,q3)、三轴过载(ax,ay,az)和地固系的关系： 其中M1为描述飞行器姿态的转换矩阵，M2为描述机体系和地固系的初始对应关系的转换矩阵； 2)计算M1：M1可以由四元数计算 3)计算M2：M2为描述机体系和地固系的初始对应关系的转换矩阵；机体系三轴依次为飞行器前、右、下方向，飞行器在初始时水平放置、机头朝北，则地固系的东、北、天分别与机体系的右、前、上对应，因此可得 4)在上一步的结果中加入重力加速度g，得到飞行器在地固系的东、北、天加速度(ax2,ay2,az2)； 所述步骤三的具体步骤如下： ①建立速度v和加速度a的积分关系； ②建立坐标x和速度v的积分关系； ③将公式⑸带入公式⑹，可得公式⑺； ④将公式⑺中与变量x(t)、a(t)有关的项移到左边，剩余项移到右边，得到公式⑻；观察公式⑻可知，左侧可以由飞行数据直接计算得到，而右侧是关于t的线性方程； ⑤令公式⑻的右侧为f(t),即： 其中，x(t)由机载GPS测量获得，a(t)由惯导数据换算获得； ⑥令公式⑻的右侧线性方程的斜率为k,截矩为b，即： k＝v(t0) (10) b＝x(t0)-v(t0)t0 (11) ⑦则有 f(t)＝kt+b (12) ⑧取t0时刻附近的N个时刻{ti,i＝1,2…N}计算对应的f(ti)； ⑨对N个数据点(ti，f(ti))进行线性拟合，得到斜率k和截距b； ⑩通过公式(10)和(11)得到v(t0)和x(t0)。 |
| Language | 中文 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京维正专利代理有限公司 |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/97376 |
| Collection | 宽域飞行工程科学与应用中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 杨超,孙泉华,胡远,等. 一种利用惯导数据修正飞行弹道数据的计算方法. CN116481535B[P]. 2024-06-25. |
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| File Name/Size | DocType | Version | Access | License | ||
| Pt2024F069.pdf（2715KB） | 专利 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Download | ||
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