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龙图腾网获悉北京数字绿土科技股份有限公司申请的专利隔离线运动扰动的四元数优化初始静基座对准方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114754793B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210287945.0，技术领域涉及：G01C25/00；该发明授权隔离线运动扰动的四元数优化初始静基座对准方法是由李志波;赵代弟;李明锦设计研发完成，并于2022-03-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本隔离线运动扰动的四元数优化初始静基座对准方法在说明书摘要公布了：本发明实施例提供一种隔离线运动扰动的四元数优化初始静基座对准方法，本申请实施例通过基于四元数优化的初始对准方法计算所求初始姿态四元数；对准结果线运动干扰的影响程度进行判定；当判定结果为影响程度超过误差上限数值时，则进一步定位对准过程中扰动的发生时间，用以对该点进行剔除消除扰动影响提高所述初始静基座的对准精度，同时在对准时间短、外部环境恶劣的条件下为位置姿态系统提供高精度的初始姿态。

本发明授权隔离线运动扰动的四元数优化初始静基座对准方法在权利要求书中公布了：1.一种隔离线运动扰动的四元数优化初始静基座对准方法，其特征在于，所述方法包括： 步骤S100，通过基于四元数优化的初始对准方法计算所求初始姿态四元数； 步骤S200，对准结果线运动干扰的影响程度进行判定； 步骤S300，当判定结果为影响程度超过误差上限数值时，则进一步定位对准过程中扰动的发生时间，用以对该点进行剔除消除扰动影响提高所述初始静基座的对准精度； 在步骤S100过程中，通过基于四元数优化的初始对准方法计算所求初始姿态四元数，具体包括如下操作： 步骤S101，在位置姿态系统测量过程中，选取本地地理系作为导航系，同时在导航系下，获取姿态更新微分方程和速度微分方程；采用四元数姿态更新方法分别对姿态更新微分方程进行解算，得到载体坐标系相对于惯性坐标系的初始姿态对所述速度微分方程进行解算，得到中间变量βt和αt； 步骤S102，将中间变量βt和αt进行四元数运算转化，并同时定义K阵进行公式16重新整理可得：Lq＝qTKq-λqTq-1； 其中，Lq表示导航中每时刻加速度与零加速度差值的均方差统计，而K阵的最小特征值λmin即表示Lq所能达到的最小值；当q取对应于K阵最小特征值λmin的特征向量时，Lq取得最小值λmin，此时，即为所求初始姿态四元数； 具体操作如下： 在位置姿态系统测量过程中，选取本地地理系作为导航系；在导航系下，姿态更新微分方程如下： 其中，公式1为姿态更新微分方程，i是惯性坐标系，n是导航坐标系，b是载体坐标系，是载体坐标系相对于导航坐标系的姿态矩阵，为的转置；是陀螺输出角速率，是向量的叉乘矩阵；是表示地球自转角速率ωie在导航坐标系中的投影；示导航坐标系相对于地球坐标系的角速率；表示载体坐标系相对导航坐标系的旋转角速度在载体坐标系上的投影； 其中，公式2为速度微分方程；其中，是在惯性空间中表示的导航坐标系相对于地球坐标系的运动速度；fb是在惯性空间中表示的惯性测量单元敏感的比力信息；是在惯性空间中表示的载体相对于地球的运动速度；gn是在惯性空间中表示的地球重力矢量； 经姿态更新微分方程的解算，为如下形式： 其中，xn0,t是利用更新解算得到的函数，更新方法采用四元数通用姿态更新方法，t是时间，是载体坐标系相对于惯性坐标系的初始姿态； 因此，根据上述公式33，和可以表示为如下形式： 其中，χb0,t为的函数，χn0,t为的函数；为i系相对于b系的姿态转换矩阵；为i系相对于n系的姿态转换矩阵； 根据姿态阵计算关系可以表示为代入式4可得： 将上式代入速度微分方程即公式22中，可得 其中，βt和αt分别定义为 其中，公式6中的βt和αt均为中间变量；即设置上述公式6为观察公式； 将上式改为四元数运算的形式为 其中，表示四元数相乘运算，q为四元数形式的即初始姿态四元数； 同时，定义为q＝[sη]，q由标量部分s和矢量部分η组成，q*为q的共轭四元数； 因此表示如下 根据四元数相乘法则如下 其中，定义四元数的两种运算如下： 公式7可以转化为 继而转化为 按照最小二乘法则求解公式10，初始姿态四元数q满足 这里，定义K阵如下： 因此，公式12可以表示为 同时，q满足 qTq＝1；公式14； 为了将条件14融入运算中，使解算方便，应用拉格朗日乘子法定义Lq如下： Lq＝qTKq-λqTq-1；公式15； 因此，当Lq取得最小值时，应符合如下条件 由于式17是四元数自然属性，只需考虑式16，将式16重新整理可得 K+λIq＝0；公式18； 其中，Lq表示导航中每时刻加速度与零加速度差值的均方差统计，而K阵的最小特征值λmin即表示Lq所能达到的最小值； 因此，当q取对应于K阵最小特征值λmin的特征向量时，Lq取得最小值λmin，此时，即为所求初始姿态四元数，即可求得初始对准结果； 在步骤S200执行过程中，对准结果线运动干扰的影响程度进行判定； 步骤S201，约定K阵四个特征值按照从小到大排列为λmin、λc、λcc、λmax，对应四元数特征向量分别为 步骤S202，设置当理想特征值为0，对应的真实姿态四元数特征向量为qr，求解与qr之间存在小角度误差qΔ；qΔ即真实姿态表示的四元数qr与K阵最小特征值λmin对应的特征向量之间的差值； 步骤S203，计算由线运动扰动造成的对准航向角误差上限，以及计算由线运动扰动造成的对准水平姿态角误差上限；依据上述对准航向角误差上限以及对准水平姿态角误差上限的计算方法评估对准结果受扰动影响的误差上限； 由于K阵特征向量两两正交，因此，对于由和qc作为基底表示的任意标准四元数a2+b2＝1，将其代入Lq表达式，可得 由得同理，因此，可得 考虑最恶劣情况，由惯性器件误差和扰动产生的最小特征值介于理想零特征值和次小特征值之间，此时，特征值与特征向量之间的关系如下： qλmin＝aqr+bqc,a·0+bλc＝λmin 由上述两式可得，b＝λminλc，代表最小特征值与次小特征值的比值； 由于通常情况下b＝λminλc＜＜1，因此，近似处理后可得： 即 忽略近似造成的二阶小量误差，将qr表达式近似表示为： 其中，qE为q的单位阵，即俯仰角、横滚角、航向角0°、0°、0°的四元数表示；qfai180为航向角为180°的姿态四元数，俯仰角和横滚角为0°的四元数表示； 由上式可知，由线运动扰动造成的对准航向角误差上限可以近似表达为λminλc，单位为弧度； 同理分析，由线运动扰动造成的对准水平姿态角误差上限可以近似表达为λminλcc，其中，λcc是比最大特征值小的特征值； 依据上述计算方法可以评估对准结果受扰动影响的误差上限。

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