一种姿态测量系统的精度校准方法_3

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=le 6;
[0228] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0229] 解线性方程组:
[0232] 若|mk_mk i | < ε,则跳出迭代,停止计算,此时a u (k),否则k = k+Ι,继续计 算。
[0233] -般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0234] 步骤S4 :利用计算出的椭球参数对加速度计原始数据进行补偿;
[0235] 步骤S5 :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;
[0236] 所述步骤S5 :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:
[0237] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklmn]T;
[0238] 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;
[0239] 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 ;
[0240] 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
[0241] 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,

[0249] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0252] 计算出α 1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;
[0253] 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:
[0257] 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:
[0258] 令,取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε =le 6;
[0259] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0260] 解线性方程组:
[0263] 若|mk_mk i | < ε,则跳出迭代,停止计算,此时a u (k),否则k = k+Ι,继续计 算。
[0264] 一般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0265] 步骤S6 :利用计算出的椭球参数对电子罗盘原始数据进行补偿;
[0266] 步骤S7 :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。
[0267] 实施例4 :
[0268] 如图4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:
[0269] 步骤SI :对加速度计进行水平校准,消除加速度计原始零偏;
[0270] 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。
[0271] 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。、 八2。]1',零偏标记为8=|^)!。、八^)、八2。] 1'-[0 0区]1'。
[0272] 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;
[0273] 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:
[0274] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklmn]T;
[0275] 设定校准过程迭代次数为n,将加速度采集的第一个值[Ax。、AY。、A ZJT拓展为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 ;
[0276] 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
[0277] 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,
[0285] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0288] 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;
[0289] 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:
[0290]
[0293] 上述公式中,a i为矩阵q 1 (S^S; %τ)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:
[0294] 令
,取一个初始迭代向量u= [1 1 1]τ,设置迭代精度ε =le 6;
[0295] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0296] 解线性方程组:
[0299] 若|mk_mk i | < ε,则跳出迭代,停止计算,此时a u (k),否则k = k+Ι,继续计 算。
[0300] 一般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0301] 步骤S4 :当采集到新的加速度计数据后,可以用椭球参数对新采集到的数据进行 修正。
[0302] 步骤S5 :利用计算出的椭球参数对加速度计原始数据进行补偿。
[0303] 步骤S6 :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;
[0304] 所述步骤S6 :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:
[0305] 设定拟合椭球参数向量,标记为
[0306] 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;
[0307] 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 1]T,SI = D1TD1 ;
[0308] 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
[0309] 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,
[0317] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0320] 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,
[0321] 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:
[0325] 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:
[0326] 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;
[0327] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0328] 解线性方程组:
[0331] 若|mk_mk i | < ε,则跳出迭代,停止计算,此时a f u (k),否则k = k+Ι,继续计 算。
[0332] 一般而言,对于ε = le6,5次以下的迭代计算即可达到此精度。
[0333] 步骤S7 :利用计算出的椭球参数对电子罗盘原始数据进行补偿;
[0334] 步骤S8 :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。
[0335] 实施例5 :
[0336] 如图5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:
[0337] 步骤S1 :对加速度计进行水平校准,消除加速度计原始零偏;
[0338] 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。
[0339] 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。、 八2。]1',零偏标记为8=|^)!。、八^)、八2。] 1'-[0 0区]1'。
[0340] 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;
[0341] 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:
[0342] 设定拟合椭球参数向量,标记为a =[abcdefklm η]τ;
[0343] 设定校准过程迭代次数为^将加速度采集的第一个值^^^'乃碾为⑴维 列向量D1,并计算矩阵S1,其中,D1 标记为Dl= [Axl2 Ayl2 Azl2 AxlAyl AxlAzl AylAzl Axl Ayl Αζ11]T,SI = D1TD1 ;
[0344] 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
[0345] 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,

[0353] 通过以下公式求得椭球拟合向量:
[0356] 计算出α 1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;
[0357] 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:
[0361] 上述公式中,a i为矩阵q 1 (S^S; %τ)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:
[0362] 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;
[0363] 对A做LU分解,即A = LU ;
[0364] 解
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