專利名稱：高速列車自主導航及姿態測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種
背景技術：
目前，載體姿態測量方法繁多、涉及到的領域廣泛。a)傾角傳感器采用一個三軸加速度計(三個單軸加速度計)敏感重力分量測得姿態角信息，傾角傳感器姿態測量具有成本低、結構簡單的優點，但是，其動態性能和溫度性能差。b)微型方位水平儀利用微機電系統(MEMS)技術,設計了由微機電傳感器組合而成的微型方位水平儀，該系統由三軸微加速度計和三軸微磁強計組成，利用大地磁場和重 力場在地理坐標系和載體坐標系的方向余弦進行解算得到姿態角，該微型姿態測量系統具有體積小、重量輕功耗低啟動快等優點，但其精度較差。c)導航衛星技術姿態測量在載體平臺上適當配置兩個以上非共線衛星天線，利用載波相位差分測量技術，即利用多個天線接收的載波相位差、測距碼和導航電子信息，通過一定算法解算天線之間確定的基線向量，從而得到載體姿態，該方法精度較高，但其可靠性和穩定性較差。d)其他還有采用光電測量技術測量姿態，如基于干涉技術的多自由度測量方法、基于衍射技術的多自由度測量方法、多CCD的視覺測量技術等，結構復雜、檢測過程繁瑣、動態性能較差，不易工程化。
發明內容
為了克服現有技術的缺點，本發明提供一種高速列車自主導航及姿態測量裝置，它結構簡單，穩定性好，精度高。本發明解決其技術問題所采取的技術方案是它包括三軸光纖陀螺、三軸加速度計、導航計算機、溫控電路板、功放電路板和電源模塊，將三軸光纖陀螺和三軸加速度計固聯在載體上，因此捷聯慣導系統沒有結構平臺為加速度計提供測量比力的基準，而是采用即時修正捷聯矩陣作為“平臺”，通過導航計算機采集光纖陀螺和加速度計輸出的載體坐標系(坐標原點Ob在高速列車重心處,Xb沿高速列車的縱軸指向前、yb高速列車橫軸指向右)線加速度和角速度信息，通過坐標變換和捷聯矩陣、速度、位置矩陣的即時修正單值地確定載體的姿態角信息、速度和位置信息。本發明可以很高的速率和精度以數字形式提供載體姿態信息，可以與GPS組合輸出精度較高的定位信息(經度λ、緯度免)，在GPS信號受到干擾的時候還可以在純慣導狀態下進行定位。具有結構簡單、穩定性好、精度高的優點。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1為本發明捷聯慣導系統原理框圖；圖2為本發明平臺坐標系與地球坐標系關系示意圖。
具體實施例方式如附圖所示，它包括三軸光纖陀螺、三軸加速度計、導航計算機、溫控電路板、功放電路板和電源模塊，將三軸光纖陀螺和三軸加速度計固聯在載體上，因此捷聯慣導系統沒有結構平臺為加速度計提供測量比力的基準，而是采用即時修正捷聯矩陣作為“平臺”，通過導航計算機采集光纖陀螺和加速度計輸出的載體坐標系(坐標原點Ob在高速列車重心處，xb沿高速列車的縱軸指向前、yb高速列車橫軸指向右)線加速度和角速度信息，通過坐標變換和捷聯矩陣、速度、位置矩陣的即時修正單值地確定載體的姿態角信息、速度和位置信息。工作原理 1、姿態解算由于捷聯慣導系統沒有機械平臺，因而捷聯矩陣起到了平臺的作用，又叫做“數學平臺”。由于捷聯矩陣能夠單值的確定載體姿態角，因此又叫做姿態矩陣。要對高速列車的姿態信息的實時測量，需要通對姿態矩陣的即時修正。本系統采用四元數法(四參數法)對姿態矩陣進行實時修正。設高速列車坐標系相對平臺坐標系的轉動可用轉動四元數Q = q0+q1i+q2j+q3k表示。其中1、j、k與高速列車坐標系的基一致。利用四元數微分方程表示四元數的即時修正，即
權利要求
1.一種高速列車自主導航及姿態測量裝置，其特征在于它包括三軸光纖陀螺、三軸加速度計、導航計算機、溫控電路板、功放電路板和電源模塊，將三軸光纖陀螺和三軸加速度計固聯在載體上，因此捷聯慣導系統沒有結構平臺為加速度計提供測量比力的基準，而是采用即時修正捷聯矩陣作為“平臺”，通過導航計算機采集光纖陀螺和加速度計輸出的載體坐標系線加速度和角速度信息，通過坐標變換和捷聯矩陣、速度、位置矩陣的即時修正單值地確定載體的姿態角信息、速度和位置信息。
全文摘要
本發明涉及一種高速列車自主導航及姿態測量裝置。它包括三軸光纖陀螺、三軸加速度計、導航計算機、溫控電路板、功放電路板和電源模塊，將三軸光纖陀螺和三軸加速度計固聯在載體上，因此捷聯慣導系統沒有結構平臺為加速度計提供測量比力的基準，而是采用即時修正捷聯矩陣作為“平臺”，通過導航計算機采集光纖陀螺和加速度計輸出的載體坐標系線加速度和角速度信息，通過坐標變換和捷聯矩陣、速度、位置矩陣的即時修正單值地確定載體的姿態角信息、速度和位置信息。它結構簡單，穩定性好，精度高。
文檔編號G01C21/16GK103017764SQ20121052405
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者井世麗, 劉炳臣 申請人:河北漢光重工有限責任公司