基于四元数二阶插值的惯性天文组合导航时间同步方法
摘要文本
本发明提供基于四元数二阶插值的惯性天文组合导航时间同步方法，利用卫星导航系统输出的PPS和UTC时间分别给惯导系统和星敏感器授时并打上时标，惯性导航解算过程中保存最近0.5s的导航结果，在接收到星敏感器数据后根据曝光时间查找存储数据，通过四元数二阶插值获得曝光时刻的惯导姿态/位置合成四元数信息，从而实现量测时间同步。本发明采用软硬件相结合的同步方式，不破坏惯导系统和星敏感器的采样时钟和硬件独立性，简单可靠，同步精度高；方法将惯导姿态和位置合成一个四元数统一进行插值处理，无需多次插值计算，减小了计算量和存储空间。。来自：
申请人信息
- 申请人:北京神导科技股份有限公司
- 申请人地址:100095 北京市大兴区北京经济技术开发区(大兴)瀛吉街8号院6号楼6层606
- 发明人: 北京神导科技股份有限公司
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于四元数二阶插值的惯性天文组合导航时间同步方法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202410097921.8 |
| 申请日 | 2024/1/24 |
| 公告号 | CN117606474B |
| 公开日 | 2024/3/29 |
| IPC主分类号 | G01C21/16 |
| 权利人 | 北京神导科技股份有限公司 |
| 发明人 | 邱宝良; 付博; 郭军强; 刘建; 郭小丽 |
| 地址 | 北京市大兴区北京经济技术开发区(大兴)瀛吉街8号院6号楼6层606 |
专利主权项内容
1.一种基于四元数二阶插值的惯性天文组合导航时间同步方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、利用卫星导航系统输出的PPS和UTC时间分别给惯导系统和星敏感器授时并打上时标，使所述惯导系统的每周期采样数据均附带UTC时间，所述星敏感器的输出数据中均包括UTC曝光时间和姿态四元数；S2、所述惯导系统进行导航解算，并保存最近M秒的每周期导航结果，所述每周期导航结果包括UTC时间和姿态/位置合成四元数，所述星敏感器数据处理和输出周期最长为M/3秒；所述姿态/位置合成四元数为：
；其中，为导航解算周期，/>为载体坐标系/>至地球坐标系/>之间的转换四元数，中包括姿态和位置信息；/>为惯导系统解算的载体坐标系/>至导航坐标系/>之间姿态四元数；/>为导航坐标系/>至地球坐标系/>之间的位置四元数，/>为四元数乘法；S3、所述惯导系统接收到所述星敏感器输出数据后提取曝光时间并根据所述曝光时间/>查找对应的存储数据/>、/>和/>&
，/>，/>为存储周期；当UTC时间为第/>个周期存储的UTC时间时，则/>和/>为第/>和/>个周期存储的UTC时间；
、/>和/>为对应周期/>、/>和/>存储的姿态/位置合成四元数/>、和/>；S4、根据姿态/位置合成四元数、/>和/>得到差值四元数/>，将所述差值四元数/>转换为旋转矢量/>，然后通过四元数二阶拟合进行修正并得到曝光时刻/>的惯导姿态插值四元数/>；S5、根据插值位置经纬度、惯导姿态插值四元数和星敏感器输出四元数得到/>时刻的量测量，一种基于四元数二阶插值的惯性天文组合导航时间同步方法完成。