一种姿态测量系统的精度校准方法_2

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xy,δχζ及残余零偏bx,by,b z可以通过以下公式计算得出:
[0093] 上述公式中,a i为矩阵q 1 4/)最大特征值对应的特征向量,因此在实际 计算中,不用将所有特征值和特征向量全部计算出来,甚至不用计算特征值,而只要利用幂 法或者反幂法进行计算出最大的特征向量即可,以反幂法为例:
[0094] 令A= (Q YSfSA/s/)) \取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε =le 6;
[0095] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0096] 解线性方程组:
[0099] 若|mk_mk i I < ε,则跳出迭代,停止计算,此时a f u (k),否则k = k+1,继续计 算。
[0100] -般而言,对于ε =le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0101] 步骤S2 :利用计算出的椭球参数对加速度计原始数据进行补偿。
[0102] 步骤S3 :根据补偿后的加速度计数据通过椭球拟合模型对电子罗盘进行准;
[0103] 所述步骤S3 :根据补偿后的加速度计数据通过椭球拟合模型对电子罗盘进行准 步骤包括如下步骤:
[0104] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklm η]τ;
[0105] 采集电子罗盘在一段时间内的三轴数据,并对采集的数据进行运算防溢处理,其 中,三轴数据标记为[Ηχ。Ηγ。Ηζο]τ;
[0106] 设定校准过程迭代次数为η,将加速度采集的第一个值[HX1 HY1 ΗΖ1]Τ拓展为10维 列向量D1,并计算矩阵S1,其中,D1标记为

[0107] 若电子罗盘三轴数据的采集次数未达到η次,则用新采集的电子罗盘数据DK对矩 阵S进行更新,其中,Sk= S k
[0108] 计算出矩阵S后,同时引入椭球限制矩阵C并将矩阵S分块,其中,
[0116] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0119] 计算出ajg,通过上述公式计算出α 2,则椭球拟合向量的所有参数全部被计算 出,其中,a = [α 1 a 2] = [abcdefklm η]τ;
[0120] 再根据实际的物理对应关系,三轴的刻度系数kx,ky,k z、轴间不正交角 Sxy,δχζ及残余零偏bx,by,b z可以通过以下公式计算得出:
[0121]
[0124] 上述公式中,a i为矩阵q 1 42τ)最大特征值对应的特征向量,因此在实际 计算中,不用将所有特征值和特征向量全部计算出来,甚至不用计算特征值,而只要利用幂 法或者反幂法进行计算出最大的特征向量即可,以反幂法为例:
[0125] 令A= (Q YSfSA/s/)) \取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε =le 6;
[0126] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0127] 解线性方程组:
[0130] 若|mk_mk i | < ε,则跳出迭代,停止计算,此时α ^ u (k),否则k = k+Ι,继续计 算。
[0131] 一般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0132] 步骤S4 :利用计算出的椭球参数对电子罗盘原始数据进行补偿。
[0133] 步骤S5 :根据补偿后的加速度计数据与电子罗盘数据对姿态进行解算。
[0134] 实施例2:
[0135] 如图2所示,一种姿态测量系统的精度校准方法,所述姿态测量系统的精度校准 方法包括如下步骤:
[0136] 步骤S1 :对加速度计进行水平校准,消除加速度计原始零偏;
[0137] 将姿态测量设备通过水平气泡调整到水平位置,对加速度计进行水平校准,去除 加速度计的零偏。
[0138] 步骤S2 :通过椭球拟合模型对姿态测量系统的加速度计的零偏、刻度系数与轴间 不正交角进行校准;
[0139] 所述步骤S2 :通过椭球拟合模型对姿态测量系统的加速度计的零偏、刻度系数与 轴间不正交角进行校准步骤包括以下步骤:
[0140] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklm η]τ;
[0141] 设定校准过程迭代次数为11,将加速度采集的第一个值[4。、4。、4。]1碾为10维 列向量 D1,并计算矩阵 S1,其中,D1 标记为 D1 = [Axl2 Ayl2 Azl2 AxlAyl AxlAzl AylAzl Axl Ayi Azl 1]T,SI = D1TD1 ;
[0142] 若加速度计三轴数据的采集次数未达到η次,则用新采集的加速度计数据DK对矩 阵S进行更新,其中,Sk= S k
[0143] 计算出矩阵S后,同时引入椭球限制矩阵C并将矩阵S分块,其中,
[0151] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0152] C! HSfSAd %τ) α 1= λ a i
[0153] α 2= -S4 %τα 1;
[0154] 计算出<^后,通过上述公式计算出α 2,则椭球拟合向量的所有参数全部被计算 出,其中,α = [α 1 α 2] = [abcdefklm η]τ;
[0155] 再根据实际的物理对应关系,三轴的刻度系数kx,ky,k z、轴间不正交角 Sxy,δχζ及残余零偏bx,by,b z可以通过以下公式计算得出:
[0159] 上述公式中,a i为矩阵q 1 (SrS2S4 4/)最大特征值对应的特征向量,因此在实际 计算中,不用将所有特征值和特征向量全部计算出来,甚至不用计算特征值,而只要利用幂 法或者反幂法进行计算出最大的特征向量即可,以反幂法为例:
[0160] 令A= (Q YSi-Sj/s/)) \取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε =le 6;
[0161] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0162] 解线性方程组:
[0165] 若|mk_mkl| < ε,则跳出迭代,停止计算,此时ai=u(k),否则k = k+l,继续计 算。
[0166] 一般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0167] 步骤S3 :利用计算出的椭球参数对加速度计原始数据进行补偿;
[0168] 步骤S4 :根据补偿后的加速度计数据通过椭球拟合模型对电子罗盘进行准;
[0169] 所述步骤S4 :根据补偿后的加速度计数据通过椭球拟合模型对电子罗盘进行准 步骤包括如下步骤:
[0170] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklmn]T;
[0171] 采集电子罗盘在一段时间内的三轴数据,并对采集的数据进行运算防溢处理,其 中,三轴数据标记为[Hx。Ηγ。Ηζο]τ;
[0172] 设定校准过程迭代次数为n,将加速度采集的第一个值[HX1 HY1 HZ1]T拓展为10维 列向量D1,并计算矩阵S1,其中,D1 标记为Dl= [Hxl2 Hyl2 Hzl2 HxlHyl HxlHzl HylHzl Hxl Hyl Ηζι 1]T,SI = D1TD1 ;
[0173] 若电子罗盘三轴数据的采集次数未达到n次,则用新采集的电子罗盘数据DK对矩 阵S进行更新,其中,Sk= S k
[0174] 计算出矩阵S后,同时引入椭球限制矩阵C并将矩阵S分块,其中,
[0182] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0185] 计算出<^后,通过上述公式计算出α 2,则椭球拟合向量的所有参数全部被计算 出,其中,
[0186] 再根据实际的物理对应关系,三轴的刻度系数kx, ky, kz、轴间不正交角 Sxy,δχζ及残余零偏bx,by,b z可以通过以下公式计算得出:
[0190] 上述公式中,a i为矩阵q 1 4/)最大特征值对应的特征向量,因此在实际 计算中,不用将所有特征值和特征向量全部计算出来,甚至不用计算特征值,而只要利用 幂法或者反幂法进行计算出最大的特征向量即可,以反幂法为例:
[0191] 令
\取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε =le 6;
[0192] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0193] 解线性方程组:
[0196] 若|mk_mkl| < ε,则跳出迭代,停止计算,此时ai=u(k),否则k = k+l,继续计 算。
[0197] 一般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0198] 步骤S5 :利用计算出的椭球参数对电子罗盘原始数据进行补偿;
[0199] 步骤S6 :根据补偿后的加速度计数据与电子罗盘数据对姿态进行解算。
[0200] 实施例3 :
[0201] 如图3所示,一种姿态测量系统的精度校准方法,所述姿态测量系统的精度校准 方法包括如下步骤:
[0202] 步骤S1 :对加速度计进行水平校准,消除加速度计原始零偏;
[0203] 将姿态测量设备通过水平气泡调整到水平位置,对加速度计进行水平校准,去除 加速度计的零偏。
[0204] 步骤S2 :采集加速度计在一段时间内的三轴数据,其中,三轴数据标记为[Axq、Ay。、 AZJT,零偏标记为
[0205] 步骤S3 :通过椭球拟合模型对姿态测量系统的加速度计的零偏、刻度系数与轴间 不正交角进行校准;
[0206] 所述步骤S3 :通过椭球拟合模型对姿态测量系统的加速度计的零偏、刻度系数与 轴间不正交角进行校准步骤包括以下步骤:
[0207] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklmn]T;
[0208] 设定校准过程迭代次数为11,将加速度采集的第一个值[4。、^。、4。]1碾为10维 列向量D1,并计算矩阵S1,其中,D1标记为 Azl 1]T, SI = D1TD1 ;
[0209] 若加速度计三轴数据的采集次数未达到n次,则用新采集的加速度计数据DK对矩 阵S进行更新,其中,Sk= S k
[0210] 计算出矩阵S后,同时引入椭球限制矩阵C并将矩阵S分块,其中,
[0218] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0221] 计算出、后,通过上述公式计算出α 2,则椭球拟合向量的所有参数全部被计算 出,其中,α = [α 1 α 2] = [abcdefklm η]τ;
[0222] 再根据实际的物理对应关系,三轴的刻度系数kx,ky,k z、轴间不正交角 Sxy,δχζ及残余零偏bx,by,b z可以通过以下公式计算得出:

[0226] 上述公式中,a i为矩阵q 1 42τ)最大特征值对应的特征向量,因此在实际 计算中,不用将所有特征值和特征向量全部计算出来,甚至不用计算特征值,而只要利用幂 法或者反幂法进行计算出最大的特征向量即可,以反幂法为例:
[0227] 令A= (Q YSfSA/s/)) \取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε
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