CN109459057A - 一种导航器件初始姿态标定方法 - Google Patents
一种导航器件初始姿态标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109459057A CN109459057A CN201811345294.6A CN201811345294A CN109459057A CN 109459057 A CN109459057 A CN 109459057A CN 201811345294 A CN201811345294 A CN 201811345294A CN 109459057 A CN109459057 A CN 109459057A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coordinate system
- rib body
- scaling method
- navigational material
- initial attitude
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
本发明涉及导航器件姿态标校技术领域,具体公开了一种导航器件初始姿态标定方法,包括以下步骤:步骤一:建立大地测量坐标系;步骤二:测量导航器件在大地测量坐标系内的姿态;步骤三:进行导航器件姿态转换。本发明方法的整个标定过程简单、便捷、精度高,能够在控制系统的控制下自动完成,避免了在使用传统标定方法时,人为因素造成测量误差,大大提升我国在空间定位领域的技术水平。
Description
技术领域
本发明属于导航器件姿态标校技术领域,具体涉及一种导航器件初始姿态标定方法。
背景技术
目前空间姿态的测量,主要通过人工操作经纬仪瞄准,多台经纬仪对瞄实现初始姿态的标定。
通过经纬仪进行初始空间姿态的标定时,首先将两台经纬仪分别瞄准已知基准棱体和惯性器件即瞄准棱镜,然后两台经纬仪对瞄,将基准棱体的空间姿态引入到惯性器件完成标定工作。在此过程中人工读数误差大,造成这种方法的测量精度低,不智能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导航器件初始姿态标定方法,实现惯性星光器件初始姿态的标定。
本发明的技术方案如下:
一种导航器件初始姿态标定方法,适用于惯性导航器件和星光导航器件的初始姿态标定,包括以下步骤:
步骤一:建立大地测量坐标系;
步骤二:测量导航器件在大地测量坐标系内的姿态;
步骤三:进行导航器件姿态转换。
步骤一中,采用双模光电测角仪准直高稳定性反射液面,以双模光电测角仪光电轴及反射液面法线之间的关系建立大地测量坐标系。
步骤二中,测量导航器件相对于基准棱体的空间姿态关系。
步骤三中,经过空间坐标转换,标定导航器件的空间姿态。
步骤二中,对于惯性导航器件,双模光电测角仪在外围智能控制机构的负载下,分别与基准棱体和瞄准棱镜准直,测量出基准棱体和瞄准棱镜在大地测量坐标系下的姿态。
步骤二中,对于星光导航器件,双模光电测角仪在外围智能控制机构的负载下与基准棱体准直,后切换到星模拟模式下与星敏感器准直,测量出星敏感器在大地测量坐标系下的姿态。
步骤三中,对于惯性导航器件,标定出瞄准棱镜相对于基准棱体的空间姿态。
步骤三中,对于星光导航器件,标定出星敏感器相对于基准棱体的空间姿态。
步骤三中,只涉及到角度传递,因此将直角坐标空间记为C,空间旋转矩阵记为R,则基准棱体坐标系CM与棱体坐标系CC的相对表达为:
对于棱体坐标系CC,其相对于大地测量坐标系的转换关系用欧拉角表示,式中γ为滚转角,ρ为俯仰角,ψ为方位角,E为单位矩阵:
CC=RC·E
CC=RC(ρC)·RC(γC)·RC(ψC),
对于基准棱体坐标系CM,其相对于大地测量坐标系的转换关系表示为:
CM=RM·E
CM=RM(ρM)·RM(γM)·RM(ψM),
两者之间的转换关系用矩阵RMC表示:
结合以上可计算得到基准棱体和棱体相对地理坐标系的转换矩阵,进而得出二者之间的空间姿态;
所述的棱体坐标系为瞄准棱镜坐标系或星敏感器坐标系。
方法能够在控制系统的控制下自动完成,通过内置的算法完成标定工作,避免使用传统标定方法由于人为因素造成测量误差。
本发明的显著效果在于:
(1)本发明方法的整个标定过程简单、便捷、精度高。
(2)本发明方法能够在控制系统的控制下自动完成,通过内置的算法完成标定工作,避免了在使用传统标定方法时,人为因素造成测量误差。
(3)本发明方法的建立,从根本上解决了惯性器件空间姿态高精度标定的技术难题,大大提升我国在空间定位领域的技术水平。
附图说明
图1为大地测量坐标系建立示意图;
图2为惯性导航器件标定流程框图;
图3为星光导航器件标定流程框图。
图中:1-双模光电测角仪;2-反射液面。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种导航器件初始姿态标定方法,适用于惯性导航器件和星光导航器件的初始姿态标定,包括以下步骤:
步骤一:建立大地测量坐标系
如图1所示,采用双模光电测角仪1准直高稳定性反射液面2,以双模光电测角仪1光电轴及反射液面2法线之间的关系建立大地测量坐标系。
步骤二:测量导航器件在大地测量坐标系内的姿态
测量导航器件相对于基准棱体的空间姿态关系;
对于惯性导航器件,如图2所示,双模光电测角仪1在外围智能控制机构的负载下,分别与基准棱体和瞄准棱镜准直,测量出基准棱体和瞄准棱镜在大地测量坐标系下的姿态;
对于星光导航器件,如图3所示,双模光电测角仪1在外围智能控制机构的负载下与基准棱体准直,后切换到星模拟模式下与星敏感器准直,测量出星敏感器在大地测量坐标系下的姿态。
步骤三:进行导航器件姿态转换
经过空间坐标转换,标定导航器件的空间姿态;
对于惯性导航器件,标定出瞄准棱镜相对于基准棱体的空间姿态;对于星光导航器件,标定出星敏感器相对于基准棱体的空间姿态。
不同原点的三维空间坐标相似变换公式为:
式中,λ为缩放因子,(a,b,c)为旋转矩阵,(X0,Y0,Z0)为平移量,坐标(X,Y,Z)是由坐标(U,V,W)经过旋转、缩放、平移后得到。在本方位传递过程中,只涉及到角度传递,因此不考虑缩放与平移参数。将直角坐标空间记为C,空间旋转矩阵记为R,则基准棱体坐标系CM与瞄准棱镜或星敏感器坐标系CC的相对表达为:
对于瞄准棱镜或星敏感器坐标系CC,其相对于大地测量坐标系的转换关系,用欧拉角表示,式中γ—Roll滚转角,ρ—Pitch俯仰角,ψ—Yaw方位角,E为单位矩阵:
CC=RC·E
CC=RC(ρC)·RC(γC)·RC(ψC) (3)
对于基准棱体坐标系CM,其相对于大地测量坐标系的转换关系,表示为:
CM=RM·E
CM=RM(ρM)·RM(γM)·RM(ψM) (4)
两者之间的转换关系用矩阵RMC表示:
结合以上可计算得到基准棱体和瞄准棱镜,或基准棱体和星敏感器各自相对地理坐标系的转换矩阵,进而得出二者之间的空间姿态。
本发明基于大地测量坐标系自动建立技术,将惯性导航器件的瞄准棱镜和星光导航器件的星敏感器相对于基准棱体的空间姿态关系,转化为惯性导航器件、星光导航器件和基准棱体在大地测量坐标系内的空间姿态,更进一步经过空间姿态转换完成惯性导航器件、星光导航器件初始姿态的标定工作。
Claims (10)
1.一种导航器件初始姿态标定方法,适用于惯性导航器件和星光导航器件的初始姿态标定,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:建立大地测量坐标系;
步骤二:测量导航器件在大地测量坐标系内的姿态;
步骤三:进行导航器件姿态转换。
2.如权利要求1所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤一中,采用双模光电测角仪(1)准直高稳定性反射液面(2),以双模光电测角仪(1)光电轴及反射液面(2)法线之间的关系建立大地测量坐标系。
3.如权利要求2所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤二中,测量导航器件相对于基准棱体的空间姿态关系。
4.如权利要求3所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤三中,经过空间坐标转换,标定导航器件的空间姿态。
5.如权利要求4所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤二中,对于惯性导航器件,双模光电测角仪(1)在外围智能控制机构的负载下,分别与基准棱体和瞄准棱镜准直,测量出基准棱体和瞄准棱镜在大地测量坐标系下的姿态。
6.如权利要求4所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤二中,对于星光导航器件,双模光电测角仪(1)在外围智能控制机构的负载下与基准棱体准直,后切换到星模拟模式下与星敏感器准直,测量出星敏感器在大地测量坐标系下的姿态。
7.如权利要求5所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤三中,对于惯性导航器件,标定出瞄准棱镜相对于基准棱体的空间姿态。
8.如权利要求6所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤三中,对于星光导航器件,标定出星敏感器相对于基准棱体的空间姿态。
9.如权利要求7或8所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:步骤三中,只涉及到角度传递,因此将直角坐标空间记为C,空间旋转矩阵记为R,则基准棱体坐标系CM与棱体坐标系CC的相对表达为:
对于棱体坐标系CC,其相对于大地测量坐标系的转换关系用欧拉角表示,式中γ为滚转角,ρ为俯仰角,ψ为方位角,E为单位矩阵:
CC=RC·E
CC=RC(ρC)·RC(γC)·RC(ψC),
对于基准棱体坐标系CM,其相对于大地测量坐标系的转换关系表示为:
CM=RM·E
CM=RM(ρM)·RM(γM)·RM(ψM),
两者之间的转换关系用矩阵RMC表示:
结合以上可计算得到基准棱体和棱体相对地理坐标系的转换矩阵,进而得出二者之间的空间姿态;
所述的棱体坐标系为瞄准棱镜坐标系或星敏感器坐标系。
10.如权利要求9所述的一种导航器件初始姿态标定方法,其特征在于:方法能够在控制系统的控制下自动完成,通过内置的算法完成标定工作,避免使用传统标定方法由于人为因素造成测量误差。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811345294.6A CN109459057B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种导航器件初始姿态标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811345294.6A CN109459057B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种导航器件初始姿态标定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109459057A true CN109459057A (zh) | 2019-03-12 |
CN109459057B CN109459057B (zh) | 2022-10-21 |
Family
ID=65610259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811345294.6A Active CN109459057B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种导航器件初始姿态标定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109459057B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102279002A (zh) * | 2011-06-27 | 2011-12-14 | 哈尔滨工业大学 | 星敏感器测量坐标系与载体坐标系转换矩阵的标定方法 |
CN103398725A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-11-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于星敏感器的捷联惯导系统初始对准的方法 |
CN104880200A (zh) * | 2014-05-13 | 2015-09-02 | 北京航天计量测试技术研究所 | 复合制导系统初始姿态现场校准系统及方法 |
CN105371844A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-03-02 | 南京航空航天大学 | 一种基于惯性/天文互助的惯性导航系统初始化方法 |
CN106405816A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种新型瞄准棱镜装置 |
-
2018
- 2018-11-13 CN CN201811345294.6A patent/CN109459057B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102279002A (zh) * | 2011-06-27 | 2011-12-14 | 哈尔滨工业大学 | 星敏感器测量坐标系与载体坐标系转换矩阵的标定方法 |
CN103398725A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-11-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于星敏感器的捷联惯导系统初始对准的方法 |
CN104880200A (zh) * | 2014-05-13 | 2015-09-02 | 北京航天计量测试技术研究所 | 复合制导系统初始姿态现场校准系统及方法 |
CN106405816A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种新型瞄准棱镜装置 |
CN105371844A (zh) * | 2015-12-02 | 2016-03-02 | 南京航空航天大学 | 一种基于惯性/天文互助的惯性导航系统初始化方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109459057B (zh) | 2022-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107144273B (zh) | 基于倾角传感的室内测量定位系统基站姿态自动补偿方法 | |
CN106895819B (zh) | 一种全站仪高精度三角高程测量方法 | |
CN102519441B (zh) | 基于激光跟踪仪的飞机部件对接过程中定位点的测量方法 | |
CN105910624A (zh) | 一种惯组光学瞄准棱镜安装误差的标定方法 | |
CN104360891B (zh) | 可见光图像制导导弹仿真简易目标模拟系统及其模拟方法 | |
CN103837126A (zh) | 以天体位置作为标校基准的三维空间方向角测量装置及方法 | |
CN105241478B (zh) | 一种单轴调制激光陀螺惯性导航系统多坐标系标定方法 | |
CN106468544B (zh) | 基于光电自准直仪的卫星高精度测角方法 | |
CN112964252B (zh) | 基于惯性测量单元的定位方法、系统及rtk接收机 | |
CN104880200B (zh) | 复合制导系统初始姿态现场校准系统及方法 | |
CN105865490B (zh) | 一种惯性稳定平台固定基座多位置自瞄准方法 | |
CN107179533A (zh) | 一种多参数机载LiDAR系统误差自动检校方法 | |
CN109883406B (zh) | 基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法及系统 | |
CN104776844A (zh) | 森林防火火点定位方法 | |
CN106468563A (zh) | 一种机载磁传感器在线标定方法 | |
CN103134387A (zh) | 一种低空慢速小目标探测与拦截系统标定方法 | |
CN102207380B (zh) | 一种高精度的横轴倾斜误差补偿方法 | |
CN104459728A (zh) | 一种基于gnss定位的磁偏角校准方法 | |
CN105157729A (zh) | 一种用于室内空间测量定位系统的调平与校准方法 | |
CN110146052B (zh) | 一种基于全站仪的平面法线天文定向测量方法及系统 | |
CN207730189U (zh) | 火炮身管偏移角度的外部无损检测系统 | |
CN102175267B (zh) | 一种光电经纬仪水平角高精度补偿方法 | |
CN106289205B (zh) | 一种罗经方位自动测量装置 | |
CN107167109B (zh) | 两点激光测量平面空间偏角的方法及装置 | |
CN109459057A (zh) | 一种导航器件初始姿态标定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |