中国船舶集团有限公司第七〇七研究所李正帅获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶集团有限公司第七〇七研究所申请的专利基于异构双惯导的捷联惯导系统陀螺漂移估计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:CN120008592B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25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:202510107502.2,技术领域涉及:G01C21/16;该发明授权基于异构双惯导的捷联惯导系统陀螺漂移估计方法是由李正帅;侯斌;孙伟强;胡小毛;李德春设计研发完成,并于2025-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于异构双惯导的捷联惯导系统陀螺漂移估计方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于异构双惯导的捷联惯导系统陀螺漂移估计方法,包括:1、将捷联惯导系统的误差状态方程与旋转惯导系统的误差状态方程作差,确定系统联合误差方程;2、确定联合误差状态变量;3、基于确定的联合误差状态变量,建立联合状态方程;4、以双惯导间位置误差和姿态阵匹配量作为观测量,建立观测方程构造矩阵,并结合捷联惯导系统与旋转惯导系统解算的纬度差、结算的经度和结算的高度,建立观测方程。本发明基于异构双惯导冗余配置,将二者导航信息进行融合,能够在免拆卸条件下有效估计捷联惯导系统的陀螺漂移,减小陀螺漂移对导航精度的影响,实现高精度导航的目的。
本发明授权基于异构双惯导的捷联惯导系统陀螺漂移估计方法在权利要求书中公布了:1.一种基于异构双惯导的捷联惯导系统陀螺漂移估计方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤1、将捷联惯导系统的误差状态方程与旋转惯导系统的误差状态方程作差,确定系统联合误差方程; 步骤2、确定联合误差状态变量; 步骤3、基于确定的联合误差状态变量,建立联合状态方程; 步骤4、以双惯导间位置误差和姿态阵匹配量作为观测量,建立观测方程,通过卡尔曼滤波对联合误差状态变量中的捷联惯导系统陀螺漂移进行估计; 步骤1具体为: 设i系为惯性坐标系,n系为导航坐标系,b1系为捷联惯导系统载体坐标系,b2系为旋转惯导系统台体坐标系,bm系为旋转惯导系统载体坐标系; 以捷联惯导系统的姿态误差速度误差纬度误差δL1、经度误差δλ1,高度误差δh1与旋转惯导系统的姿态误差速度误差纬度误差δL2、经度误差δλ2、高度误差δh2的差值作为联合误差状态,将二者的误差状态方程作差即可得到联合误差状态方程: 式中,为捷联惯导系统的陀螺输出误差,建模为陀螺常值漂移和白噪声之和;为旋转惯导系统的陀螺输出误差,建模为陀螺常值漂移和白噪声之和;为捷联惯导系统的加速度计输出误差,建模为加速度计常值零偏和白噪声之和;为旋转惯导系统的加速度计输出误差,建模为加速度计常值零偏和白噪声之和;为n系相对于i系的旋转角速度,为与纬度误差、速度误差相关的n系相对于i系的旋转角速度误差的差值,为捷联惯导系统的姿态矩阵,为为旋转惯导系统台体的姿态矩阵,fn为n系下的比力矢量,为地球自转角速度在n系下的矢量表达式,为n系相对于e系的角速度,为与纬度误差相关的地球自转角速度误差的差值,为与纬度误差、速度误差相关的n系相对于e系的角速度误差的差值,vn为载体在n系下的速度矢量,RM为子午圈曲率半径,h为当前位置的高度,vN为北向速度,vE为东向速度,L为当地纬度,RN为卯酉圈曲率半径,为二者天向速度误差的差值; 令μ=[μx,μy,μz]T为捷联惯导系统相对于旋转惯导系统的安装误差角,建模为随机常值; 步骤2,具体为: 将两套系统的陀螺常值漂移与加速度计常值零偏、安装误差角μ扩充为状态变量,略去右下角的数字角标,得到联合误差状态变量为: 式中,[φE,φN,φU]T表示联合姿态误差,[δvE,δvN,δvU]T表示联合速度误差,[δL,δλ,δh]T表示联合位置误差,表示捷联惯导系统陀螺常值漂移,表示捷联惯导系统加速度计常值零偏,表示旋转惯导系统陀螺常值漂移,表示旋转惯导系统加速度计常值零偏; 步骤3中,建立的联合状态方程: 式中,系统噪声 Ft为系统状态矩阵; 步骤4中,建立的观测方程如下: 令ZDCM=[Zx,Zy,Zz]T, 其中: 表示旋转惯导系统的姿态矩阵; ZDCM与误差量之间的函数关系式为: 设L1、λ1和h1分别表示捷联惯导系统解算的纬度、经度和高度,L2、λ2和h2分别表示旋转惯导系统解算的纬度、经度和高度,建立观测方程为: Z=HX+V 式中,Z、H的表达式分别为: 其中,Z为观测量、H为观测矩阵、03×3表示3阶零矩阵,03×12表示3行12列零矩阵,I3×3表示三阶单位矩阵。
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