基于自适应机动加速度扩展卡尔曼滤波器的航姿参考系统的制作方法

文档序号:20436438发布日期:2020-04-17 22:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种航姿参考系统,其特征在于,该系统包括微控制器和n个惯性传感器,所述惯性传感器中的一个,记为第一惯性传感器位于飞行器上的标志点,其余的n-1个惯性传感器均匀且对称位于以所述飞行器标志点为圆心的圆周上,n是正整数。

2.根据权利要求1所述的航姿参考系统,其特征在于,所述参考系统还包括存储器和通信模块。

3.根据权利要求2所述的航姿参考系统,其特征在于,微控制器被配置为执行存储在所述存储器中的指令,执行以下操作:

其中,xk是第k个惯性传感器的输出值,x是n个惯性传感器输出值的平均值。

4.根据权利要求3所述的航姿参考系统,其特征在于,所述通信模块将n个惯性传感器输出值传输至上位机内,由上位机对所述n个惯性传感器输出值进行计算处理。

5.根据权利要求3所述的航姿参考系统,其特征在于,

取东北天为参考坐标系,右前上为载体坐标系。传感器输出的角速度和加速度模型为:

其中w为测量装置输出角速度,为真实角速度,σw为角速度零偏误差,n1为角速度白噪声;ab为测量装置输出加速度,gb为载体系上的重力加速度,σa为载体坐标系上的机动加速度,n2为加速度白噪声,

系统的状态方程和量测方程为:

其中,f(·)和g(·)分别为系统的状态转移函数和状态观测函数,w(k)和v(k)为均值为零,协方差矩阵分别为q(k)和r(k)的高斯白噪声,l(k)和m(k)为噪声分配矩阵,

对所述惯性传感器的输出值x进行扩展卡尔曼滤波计算如下,

x(k|k-1)=f(x(k-1|k-1),0)

x(k|k)=x(k|k-1)+k(k)[z(k)-h(k|k-1),0)]

k(k)=p(k|k-1)h(k)t[h(k)p(k|k-1)h(k)t+m(k)r(k)m(k)t]-1

p(k|k-1)=a(k)p(k-1|k-1)a(k)t+l(k)q(k)l(k)t

p(k|k)=(i-k(k)h(k))p(k|k-1)

其中,

x(k|k-1)和x(k|k)分别为k时刻系统状态的先验估计和最优估计;

x(k-1|k-1)为k-1时刻系统状态的最优估计;

k(k)为k时刻卡尔曼滤波增益;

p(k|k-1)和p(k|k)分别为k时刻一步预测的误差方差矩阵和估计的误差方差矩阵;

p(k-1|k-1)为k-1时刻估计的误差方差矩阵;z(k)为k时刻观测向量;

q(k)与r(k)分别为过程噪声矩阵和观测噪声矩阵;

h(x(k|k-1),0)表示观测噪声为零时,关于先验估计x(k|k-1)的系统观测函数;

f(x(k-1|k-1),0)表示过程噪声为零时,关于k-1时刻的最优估计x(k-1|k-1)状态转移函数;

a(k)和h(k)分别为f(·)和g(·)关于状态的一阶导数。

6.根据权利要求5所述的航姿参考系统,其特征在于,

x(k)=[q(k)σw(k)σa(k)]t

z(k)=[ab(k)mb(k)]t

m(k)=i10×10,l(k)=i10×10。

7.一种飞行器,其特征在于,包括如权利要求2所述的航姿参考系统。


技术总结
一种航姿参考系统,系统包括微控制器和N个惯性传感器,所述惯性传感器中的一个,记为第一惯性传感器位于飞行器上的标志点,其余的N‑1个惯性传感器均匀且对称位于以所述飞行器标志点为圆心的圆周上,N是正整数。所述参考系统还包括存储器和通信模块。微控制器被配置为执行存储在所述存储器中的指令,执行以下操作:其中,Xk是第k个惯性传感器的输出值,X是N个惯性传感器输出值的平均值。

技术研发人员:杨晖;汪然;李然;王帅帅;朱永海
受保护的技术使用者:上海理工大学
技术研发日:2019.12.23
技术公布日:2020.04.17
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