CN112698416B - 一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法及系统 - Google Patents

一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法及系统，其中重力加速度测量方法包括：步骤1，转位机构转动至第一位置；步骤2，在静态测量条件下，X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计各采样获得第一位置的n1个原始数据；步骤3，转位机构绕水平轴转动180°至第二位置；步骤4，在静态测量条件下，X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计各采样获得第二位置的n2个原始数据；步骤5，基于步骤2和步骤4中获得的原始数据进行计算，输出重力加速度值g。本发明利用捷联惯导系统内嵌的转位机构，通过在两个相差180°的位置进行静态采集，通过计算消除加速度计引入的重力加速度测量误差，从而获得高精度的重力加速度测量结果，测量过程简单。

Description

一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法及系统
技术领域
本发明属于重力加速度测量技术领域，特别涉及一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法及系统。
背景技术
地球重力场数据是国家的重要战略资源，在国防军事技术、空间技术、资源勘探、地球物理研究以及大地测量领域具有十分重要的作用。
重力加速度的测量一般使用重力仪或重力测量系统来实现，而重力仪或重力测量系统的核心器件是重力传感器。加速度计作为一种惯性器件，能够敏感相对于惯性空间的加速度，其作为一种重要的重力传感器，在重力加速度测量设备中应用十分广泛。
捷联惯导系统作为一种惯性测量设备，核心器件是陀螺与加速度计。捷联惯导系统中设有X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计共三个加速度计，其中X向加速度计设于加速度坐标系的X方向，Y向加速度计设于加速度坐标系的Y方向，Z向加速度计设于加速度坐标系的Z方向，加速度坐标系满足右手定则。在静态环境下，由三个加速度计敏感到重力加速度信息，通过将加速度计的输出进行参数校正，即可得到重力加速度的数值。因此，可在捷联惯导系统上实现重力加速度测量功能。
捷联惯导系统中，所选用的加速度计精度一般根据系统精度指标来确定，一般不会考虑重力加速度测量的精度需求，因此，捷联惯导系统获得的重力加速度精度较低。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中捷联惯导系统获得的重力加速度精度较低的不足，提供一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法及系统，能够获得高精度的重力加速度测量结果。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法，所述捷联惯导系统中设有X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计，其中X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计分别对应设于加速度坐标系的X方向、Y方向、Z方向，加速度坐标系满足右手定则；X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计均设于转位机构上；其特点是包括以下步骤：
步骤1，转位机构转动至第一位置；
步骤2，在静态测量条件下，X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计各采样获得第一位置的n1个原始数据，其中第一位置处的采样间隔时间为Δt1；
步骤3，转位机构绕水平轴转动180°至第二位置；
步骤4，在静态测量条件下，X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计各采样获得第二位置的n2个原始数据，其中第二位置处的采样间隔时间为Δt2；
步骤5，基于步骤2和步骤4中获得的原始数据进行计算，输出重力加速度值g。
借由上述方案，本发明利用捷联惯导系统内嵌的转位机构，通过在两个相差180°的位置进行静态采集，通过计算可以消除加速度计引入的重力加速度测量误差，从而能够获得高精度的重力加速度测量结果。
作为一种优选方式，所述步骤5中，
Figure BDA0002839425490000021
Figure BDA0002839425490000022
Figure BDA0002839425490000023
Figure BDA0002839425490000024
其中，Kzx为X向加速度计相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kyx为X向加速度计相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kzy为Y向加速度计相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kxy为Y向加速度计相对于加速度坐标系X轴的安装误差，Kyz为Z向加速度计相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kxz为Z向加速度计相对于加速度坐标系X轴的安装误差，K1x为X向加速度计的标度因数，K1y为Y向加速度计的标度因数，K1z为Z向加速度计的标度因数，K0x为X向加速度计的零偏，K0y为Y向加速度计的零偏，K0z为Z向加速度计的零偏；
Figure BDA0002839425490000031
Figure BDA0002839425490000032
为X向加速度计在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000033
为Y向加速度计在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000034
为Z向加速度计在第一位置处采集的第i个原始数据；
Figure BDA0002839425490000035
Figure BDA0002839425490000036
为X向加速度计在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000037
为Y向加速度计在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000038
为Z向加速度计在第二位置处采集的第i个原始数据。
借由上述方法，本发明先对加速度计的输出进行标定参数补偿，再求得第一位置和第二位置处的重力加速度值，最后通过对两个位置的计算结果取均值，得到最终的重力加速度值g，测量精度高，测量过程简单。
进一步地，所述步骤1中，在转位机构转动至第一位置后锁定转位机构；所述步骤3中，先解锁再转动转位机构，且在转位机构转动至第二位置后锁定转位机构。
作为一种优选方式，所述第一位置为捷联惯导系统的天向位置或者地向位置。
通过在天向位置与地向位置两个相差180°的位置进行静态采集，通过计算消除加速度计的测量误差，效果最优。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量系统，所述捷联惯导系统中设有控制器、控制电路、X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计，其中X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计分别对应设于加速度坐标系的X方向、Y方向、Z方向，加速度坐标系满足右手定则；X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计均设于转位机构上；控制器通过控制电路与转位机构相连，控制器用于通过控制电路控制转位机构是否转动；其特点是还包括存储单元和输出单元，控制器内设有计算单元；其中：
X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计均用于在转位机构处于第一位置时，在静态测量条件下，各采样获得第一位置的n1个原始数据并将第一位置对应的原始数据发送至控制器，其中第一位置处的采样间隔时间为Δt1；X向加速度计、Y向加速度计、Z向加速度计均用于在转位机构处于第二位置时，在静态测量条件下，各采样获得第二位置的n2个原始数据并将第二位置对应的原始数据发送至控制器，其中第二位置处的采样间隔时间为Δt2；转动机构以第一位置为起点绕水平轴转动180°后到达第二位置；
存储单元：用于存储控制器发送的第一位置对应的原始数据和第二位置对应的原始数据；
计算单元：用于基于第一位置对应的原始数据和第二位置对应的原始数据进行计算以获得重力加速度值g；
输出单元：用于输出重力加速度值g。
作为一种优选方式，所述计算单元通过下式计算获得重力加速度值g：
Figure BDA0002839425490000041
Figure BDA0002839425490000042
Figure BDA0002839425490000043
Figure BDA0002839425490000044
其中，Kzx为X向加速度计相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kyx为X向加速度计相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kzy为Y向加速度计相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kxy为Y向加速度计相对于加速度坐标系X轴的安装误差，Kyz为Z向加速度计相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kxz为Z向加速度计相对于加速度坐标系X轴的安装误差，K1x为X向加速度计的标度因数，K1y为Y向加速度计的标度因数，K1z为Z向加速度计的标度因数，K0x为X向加速度计的零偏，K0y为Y向加速度计的零偏，K0z为Z向加速度计的零偏；
Figure BDA0002839425490000051
Figure BDA0002839425490000052
为X向加速度计在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000053
为Y向加速度计在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000054
为Z向加速度计在第一位置处采集的第i个原始数据；
Figure BDA0002839425490000055
Figure BDA0002839425490000056
为X向加速度计在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000057
为Y向加速度计在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000058
为Z向加速度计在第二位置处采集的第i个原始数据。
进一步地，还包括锁定机构，所述控制器与所述锁定机构的控制端电连接，所述控制器用于通过所述锁定机构锁定或解锁所述转位机构。
作为一种优选方式，所述第一位置为捷联惯导系统的天向位置或者地向位置。
与现有技术相比，本发明利用捷联惯导系统内嵌的转位机构，通过在两个相差180°的位置进行静态采集，通过计算消除加速度计引入的重力加速度测量误差，从而获得高精度的重力加速度测量结果，测量过程简单。
附图说明
图1为本发明测量方法流程图。
图2为本发明系统结构示意图。
其中，1为控制器，101为计算单元，2为控制电路，3为转位机构，4为X向加速度计，5为Y向加速度计，6为Z向加速度计，7为存储单元，8为输出单元，9为锁定机构。
具体实施方式
本发明适用的捷联惯导系统中设有X向加速度计4、Y向加速度计5、Z向加速度计6共三个加速度计，其中X向加速度计4设于加速度坐标系的X方向，Y向加速度计5设于加速度坐标系的Y方向，Z向加速度计6设于加速度坐标系的Z方向，加速度坐标系满足右手定则；X向加速度计4、Y向加速度计5、Z向加速度计6均设于转位机构3上。
如图1所示，本发明所述适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法包括以下步骤：
步骤1，转位机构3转动至第一位置，锁定转位机构3；
步骤2，在静态测量条件下测量30s，X向加速度计4、Y向加速度计5、Z向加速度计6各采样获得第一位置的30个原始数据，其中第一位置处的采样间隔时间为1s；所述第一位置为捷联惯导系统的天向位置或者地向位置；
步骤3，解锁转位机构3后，转位机构3绕水平轴转动180°至第二位置，锁定转位机构3；
步骤4，在静态测量条件下测量30s，X向加速度计4、Y向加速度计5、Z向加速度计6各采样获得第二位置的30个原始数据，其中第二位置处的采样间隔时间为1s；
步骤5，基于步骤2和步骤4中获得的原始数据进行计算，输出重力加速度值g。
本发明利用捷联惯导系统内嵌的转位机构3，通过在天向位置与地向位置两个相差180°的位置进行静态采集，通过计算消除加速度计引入的重力加速度测量误差，从而获得高精度的重力加速度测量结果。
步骤5中，通过下述公式计算重力加速度值g：
Figure BDA0002839425490000061
Figure BDA0002839425490000062
Figure BDA0002839425490000063
Figure BDA0002839425490000071
其中，Kzx为X向加速度计4相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kyx为X向加速度计4相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kzy为Y向加速度计5相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kxy为Y向加速度计5相对于加速度坐标系X轴的安装误差，Kyz为Z向加速度计6相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kxz为Z向加速度计6相对于加速度坐标系X轴的安装误差，K1x为X向加速度计4的标度因数，K1y为Y向加速度计5的标度因数，K1z为Z向加速度计6的标度因数，K0x为X向加速度计4的零偏，K0y为Y向加速度计5的零偏，K0z为Z向加速度计6的零偏；
Figure BDA0002839425490000072
Figure BDA0002839425490000073
为X向加速度计4在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000074
为Y向加速度计5在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000075
为Z向加速度计6在第一位置处采集的第i个原始数据；
Figure BDA0002839425490000076
Figure BDA0002839425490000077
为X向加速度计4在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000078
为Y向加速度计5在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000079
为Z向加速度计6在第二位置处采集的第i个原始数据。n1为各向加速度计在第一位置处的采样点的总数，n2为各向加速度计在第二位置处的采样点的总数，实施例中n1和n2都为30。Δt1为第一位置处的采样间隔时间，Δt2为第二位置处的采样间隔时间，实施例中Δt1和Δt2都为1s。
本发明先对加速度计的输出进行标定参数补偿，再求得第一位置和第二位置处的重力加速度值，最后通过对两个位置的计算结果取均值，得到最终的重力加速度值g，测量精度高，测量过程简单。
如图2所示，本发明还提供了一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量系统，所述捷联惯导系统中还设有控制器1、控制电路2；控制器1通过控制电路2与转位机构3相连，控制器1用于通过控制电路2控制转位机构3是否转动。重力加速度测量系统还包括锁定机构9，所述控制器1与所述锁定机构9的控制端电连接，所述控制器1用于通过所述锁定机构9锁定或解锁所述转位机构3。
本发明适用于捷联惯导系统的重力加速度测量系统还包括存储单元7和输出单元8，控制器1内设有计算单元101；其中：
X向加速度计4、Y向加速度计5、Z向加速度计6均用于在转位机构3处于第一位置时，在静态测量条件下，各采样获得第一位置的n1个原始数据并将第一位置对应的原始数据发送至控制器1，其中第一位置处的采样间隔时间为Δt1；X向加速度计4、Y向加速度计5、Z向加速度计6均用于在转位机构3处于第二位置时，在静态测量条件下，各采样获得第二位置的n2个原始数据并将第二位置对应的原始数据发送至控制器1，其中第二位置处的采样间隔时间为Δt2；转动机构以第一位置为起点绕水平轴转动180°后到达第二位置；优选地，所述第一位置为捷联惯导系统的天向位置或者地向位置。
存储单元7：用于存储控制器1发送的第一位置对应的原始数据和第二位置对应的原始数据；
计算单元101：用于基于第一位置对应的原始数据和第二位置对应的原始数据进行计算以获得重力加速度值g；
输出单元8：用于输出重力加速度值g。
所述计算单元101通过下式计算获得重力加速度值g：
Figure BDA0002839425490000081
Figure BDA0002839425490000082
Figure BDA0002839425490000083
Figure BDA0002839425490000091
其中，Kzx为X向加速度计4相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kyx为X向加速度计4相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kzy为Y向加速度计5相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kxy为Y向加速度计5相对于加速度坐标系X轴的安装误差，Kyz为Z向加速度计6相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kxz为Z向加速度计6相对于加速度坐标系X轴的安装误差，K1x为X向加速度计4的标度因数，K1y为Y向加速度计5的标度因数，K1z为Z向加速度计6的标度因数，K0x为X向加速度计4的零偏，K0y为Y向加速度计5的零偏，K0z为Z向加速度计6的零偏；
Figure BDA0002839425490000092
Figure BDA0002839425490000093
为X向加速度计4在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000094
为Y向加速度计5在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000095
为Z向加速度计6在第一位置处采集的第i个原始数据；
Figure BDA0002839425490000096
Figure BDA0002839425490000097
为X向加速度计4在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000098
为Y向加速度计5在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure BDA0002839425490000099
为Z向加速度计6在第二位置处采集的第i个原始数据。
为验证本发明对重力加速度的测量效果，利用某型激光捷联惯组系统进行了试验验证，捷联惯组系统中加速度计的精度指标为：零位稳定性优于100ug(3σ，一年)，标度因数稳定性优于100ppm(3σ，一年)。试验地点具有高精度重力基准值，共进行了6次测试，结果如下表1所示。
表1本发明测量结果
序号 实测值(m/s<sup>2</sup>) 基准值(m/s<sup>2</sup>) 误差(mgal)
1 9.79165 9.791488 16.2
2 9.791372 9.791488 -11.6
3 9.791425 9.791488 -6.3
4 9.791341 9.791488 -14.7
5 9.791589 9.791488 10.1
6 9.791536 9.791488 4.8
目前，本发明已经经过了大量的试验验证，实现了高精度的重力加速度测量功能。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法，所述捷联惯导系统中设有X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)，其中X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)分别对应设于加速度坐标系的X方向、Y方向、Z方向，加速度坐标系满足右手定则；X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)均设于转位机构(3)上；其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，转位机构(3)转动至第一位置；
步骤2，在静态测量条件下，X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)各采样获得第一位置的n1个原始数据，其中第一位置处的采样间隔时间为Δt1；
步骤3，转位机构(3)绕水平轴转动180°至第二位置；
步骤4，在静态测量条件下，X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)各采样获得第二位置的n2个原始数据，其中第二位置处的采样间隔时间为Δt2；
步骤5，基于步骤2和步骤4中获得的原始数据进行计算，输出重力加速度值g；
其中所述重力加速度的获取过程如下：
Figure FDA0003549785640000011
Figure FDA0003549785640000012
Figure FDA0003549785640000013
Figure FDA0003549785640000014
其中，Kzx为X向加速度计(4)相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kyx为X向加速度计(4)相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kzy为Y向加速度计(5)相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kxy为Y向加速度计(5)相对于加速度坐标系X轴的安装误差，Kyz为Z向加速度计(6)相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kxz为Z向加速度计(6)相对于加速度坐标系X轴的安装误差，K1x为X向加速度计(4)的标度因数，K1y为Y向加速度计(5)的标度因数，K1z为Z向加速度计(6)的标度因数，K0x为X向加速度计(4)的零偏，K0y为Y向加速度计(5)的零偏，K0z为Z向加速度计(6)的零偏；
Figure FDA0003549785640000021
Figure FDA0003549785640000022
为X向加速度计(4)在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000023
为Y向加速度计(5)在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000024
为Z向加速度计(6)在第一位置处采集的第i个原始数据；
Figure FDA0003549785640000025
为X向加速度计(4)在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000026
为Y向加速度计(5)在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000027
为Z向加速度计(6)在第二位置处采集的第i个原始数据。
2.如权利要求1所述的适用于捷联惯导系统的重力加速度测量方法，其特征在于，所述第一位置为捷联惯导系统的天向位置或者地向位置。
3.一种适用于捷联惯导系统的重力加速度测量系统，所述捷联惯导系统中设有控制器(1)、控制电路(2)、X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)，其中X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)分别对应设于加速度坐标系的X方向、Y方向、Z方向，加速度坐标系满足右手定则；X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)均设于转位机构(3)上；控制器(1)通过控制电路(2)与转位机构(3)相连，控制器(1)用于通过控制电路(2)控制转位机构(3)是否转动；其特征在于，还包括存储单元(7)和输出单元(8)，控制器(1)内设有计算单元(101)；其中：
X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)均用于在转位机构(3)处于第一位置时，在静态测量条件下，各采样获得第一位置的n1个原始数据并将第一位置对应的原始数据发送至控制器(1)，其中第一位置处的采样间隔时间为Δt1；X向加速度计(4)、Y向加速度计(5)、Z向加速度计(6)均用于在转位机构(3)处于第二位置时，在静态测量条件下，各采样获得第二位置的n2个原始数据并将第二位置对应的原始数据发送至控制器(1)，其中第二位置处的采样间隔时间为Δt2；转动机构以第一位置为起点绕水平轴转动180°后到达第二位置；
存储单元(7)：用于存储控制器(1)发送的第一位置对应的原始数据和第二位置对应的原始数据；
计算单元(101)：用于基于第一位置对应的原始数据和第二位置对应的原始数据进行计算以获得重力加速度值g；
输出单元(8)：用于输出重力加速度值g；
其中所述重力加速度值g的获取过程如下：
Figure FDA0003549785640000031
Figure FDA0003549785640000032
Figure FDA0003549785640000033
Figure FDA0003549785640000034
其中，Kzx为X向加速度计(4)相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kyx为X向加速度计(4)相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kzy为Y向加速度计(5)相对于加速度坐标系Z轴的安装误差，Kxy为Y向加速度计(5)相对于加速度坐标系X轴的安装误差，Kyz为Z向加速度计(6)相对于加速度坐标系Y轴的安装误差，Kxz为Z向加速度计(6)相对于加速度坐标系X轴的安装误差，K1x为X向加速度计(4)的标度因数，K1y为Y向加速度计(5)的标度因数，K1z为Z向加速度计(6)的标度因数，K0x为X向加速度计(4)的零偏，K0y为Y向加速度计(5)的零偏，K0z为Z向加速度计(6)的零偏；
Figure FDA0003549785640000041
Figure FDA0003549785640000042
为X向加速度计(4)在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000043
为Y向加速度计(5)在第一位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000044
为Z向加速度计(6)在第一位置处采集的第i个原始数据；
Figure FDA0003549785640000045
为X向加速度计(4)在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000046
为Y向加速度计(5)在第二位置处采集的第i个原始数据，
Figure FDA0003549785640000047
为Z向加速度计(6)在第二位置处采集的第i个原始数据。
4.如权利要求3所述的适用于捷联惯导系统的重力加速度测量系统，其特征在于，还包括锁定机构(9)，所述控制器(1)与所述锁定机构(9)的控制端电连接，所述控制器(1)用于通过所述锁定机构(9)锁定或解锁所述转位机构(3)。
5.如权利要求3所述的适用于捷联惯导系统的重力加速度测量系统，其特征在于，所述第一位置为捷联惯导系统的天向位置或者地向位置。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101639541A (zh) * 2009-09-07 2010-02-03 北京航天控制仪器研究所 一种加速度计式相对重力测量仪
CN102927994A (zh) * 2012-10-23 2013-02-13 北京航空航天大学 一种斜置冗余捷联惯性导航系统的快速标定方法
CN107015287A (zh) * 2017-03-09 2017-08-04 中国科学院电工研究所 一种重力梯度测量装置及测量方法
CN108051866A (zh) * 2017-10-30 2018-05-18 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于捷联惯性/gps组合辅助水平角运动隔离的重力测量方法
CN109186591A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 贵州理工学院 一种基于系统状态估计的sins/gps高精度重力扰动补偿方法
WO2019122987A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Shakibay Senobari Mohammad Accurate initialization of strapdown inertial navigation system
CN110006450A (zh) * 2019-04-15 2019-07-12 哈尔滨工业大学 一种激光捷联惯导系统在卧式三轴转台上的标定方法
CN110187400A (zh) * 2019-07-12 2019-08-30 中国人民解放军国防科技大学 基于航向跟踪的海空重力扰动水平分量测量误差调制方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445635C2 (ru) * 2007-04-13 2012-03-20 Кинетик, Инк. Силовой датчик и способ определения радиуса поворота движущегося объекта
US10310132B2 (en) * 2014-03-28 2019-06-04 Gedex Systems Inc. Absolute vector gravimeter and methods of measuring an absolute gravity vector

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101639541A (zh) * 2009-09-07 2010-02-03 北京航天控制仪器研究所 一种加速度计式相对重力测量仪
CN102927994A (zh) * 2012-10-23 2013-02-13 北京航空航天大学 一种斜置冗余捷联惯性导航系统的快速标定方法
CN107015287A (zh) * 2017-03-09 2017-08-04 中国科学院电工研究所 一种重力梯度测量装置及测量方法
CN108051866A (zh) * 2017-10-30 2018-05-18 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 基于捷联惯性/gps组合辅助水平角运动隔离的重力测量方法
WO2019122987A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Shakibay Senobari Mohammad Accurate initialization of strapdown inertial navigation system
CN109186591A (zh) * 2018-08-28 2019-01-11 贵州理工学院 一种基于系统状态估计的sins/gps高精度重力扰动补偿方法
CN110006450A (zh) * 2019-04-15 2019-07-12 哈尔滨工业大学 一种激光捷联惯导系统在卧式三轴转台上的标定方法
CN110187400A (zh) * 2019-07-12 2019-08-30 中国人民解放军国防科技大学 基于航向跟踪的海空重力扰动水平分量测量误差调制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Fast SINS Self-Alignment Method Under Geographic Latitude Uncertainty;Jian Wang 等;《IEEE SENSORS JOURNAL》;20200315;第20卷(第6期);第2885-2894页 *
一种新的旋转调制捷联惯导系统;伊国兴 等;《中国惯性技术学报》;20110630;第19卷(第3期);第261-266页 *
一种纬度未知条件下捷联惯导抗扰动自对准算法;李瑶 等;《中国惯性技术学报》;20200630;第28卷(第3期);第330-337页 *

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License type: Exclusive License

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