基于双惯性器件的角速度差分相对姿态测量方法

作者：张天; 靳舒馨; 王强; **; 刘铁成

来源：导航与控制, 2023, 22(02): 53-61.

• 惯性测量单元
• 捷联惯导解算
• 姿态测量
• 四元数

实时精准的相对姿态测量对于航天航空、军事装备具有重要意义。传统的惯性相对姿态测量利用两个惯性器件的角速度输出进行独立姿态积分解算，不便引入外部观测，限制了相对姿态测量的应用范围。提出了一种基于双惯性器件的角速度差分相对姿态测量方法，使用两个角速度输出与当前时刻的相对旋转矩阵，获取当前时刻相对角速度，积分得到被测物与载体的相对姿态。经450s相对测姿实验验证，所提方法与传统方法的偏差为0.060°(1σ,俯仰轴)与0.015°(1σ,航向轴),均比测量误差0.510°(1σ,俯仰轴)与0.372°(1σ,航向轴)小1个数量级，可以认为纯惯性时所提方法与传统方法的测姿精度等同。相较于传统方法，所提出的角速度差分相对姿态测量方法可以接入Kalman滤波器，在有观测量时具有更高精度，适用于航天器空间对接、头盔瞄准器等工程应用。

• 单位
  中国兵器工业计算机应用技术研究所; 清华大学