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北京环境特性研究所唐维威获国家专利权

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龙图腾网获悉北京环境特性研究所申请的专利基于陀螺仪-码盘的转台方位姿态估计方法和装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120232432B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510715675.2,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权基于陀螺仪-码盘的转台方位姿态估计方法和装置是由唐维威;杨轩;裴晓羽;李睿智;张晓瑞设计研发完成,并于2025-05-30向国家知识产权局提交的专利申请。

基于陀螺仪-码盘的转台方位姿态估计方法和装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于陀螺仪‑码盘的转台方位姿态估计方法和装置,属于姿态估计领域。方法包括:针对每一时刻的转台方位姿态估计,均执行:获取当前时刻陀螺仪反馈的转台方位角速度测量值和码盘反馈的转台方位角度测量值,以构建当前时刻的方位姿态测量矩阵;通过卡尔曼滤波算法,融合陀螺仪和码盘反馈的测量值,得到当前时刻的转台方位姿态估计值;构建基于残差的自适应方法,动态调整过程噪声协方差矩阵和观测噪声协方差矩阵,以应对时变噪声和模型误差。本方案将陀螺仪和码盘的优势结合,通过卡尔曼滤波算法融合陀螺仪的动态预测和码盘的绝对观测,同时基于残差实时调整协方差权重,用以平衡系统噪声的不确定性,准确性高、实时性好。

本发明授权基于陀螺仪-码盘的转台方位姿态估计方法和装置在权利要求书中公布了:1.一种基于陀螺仪-码盘的转台方位姿态估计方法,其特征在于,包括: 针对每一时刻的转台方位姿态估计,均执行: 获取当前时刻陀螺仪反馈的转台方位角速度测量值和码盘反馈的转台方位角度测量值,以构建当前时刻的方位姿态测量矩阵; 基于当前时刻的方位姿态测量矩阵、针对当前时刻的方位姿态先验估计值以及上一时刻更新调整后的过程噪声协方差矩阵和观测噪声协方差矩阵,利用卡尔曼滤波算法融合所述陀螺仪和所述码盘反馈的测量值,得到当前时刻的转台方位姿态估计值;其中,方位姿态包括方位角速度和方位角度; 基于当前时刻的方位姿态测量矩阵和针对当前时刻的方位姿态先验估计值计算残差,以基于所述残差自适应更新调整所述过程噪声协方差矩阵和所述观测噪声协方差矩阵,以迭代进行下一时刻的转台方位姿态估计; 当前时刻的转台方位姿态估计值是通过如下方式计算的: 基于上一时刻的转台方位姿态估计值,确定针对当前时刻的方位姿态先验估计值; 获取上一时刻更新调整后的过程噪声协方差矩阵和上一时刻的协方差矩阵,以确定预测协方差矩阵; 获取上一时刻更新调整后的观测噪声协方差矩阵,以基于所述预测协方差矩阵和获取的所述观测噪声协方差矩阵,更新当前时刻的卡尔曼增益矩阵; 基于当前时刻的方位姿态先验估计值、当前时刻的方位姿态测量矩阵和当前时刻的卡尔曼增益矩阵,融合所述陀螺仪和所述码盘反馈的测量值,得到当前时刻的转台方位姿态估计值; 基于所述预测协方差矩阵和当前时刻的卡尔曼增益矩阵,更新当前时刻的协方差矩阵,以供下一时刻调用; 所述预测协方差矩阵通过如下方式计算: 其中, 式中,为预测协方差矩阵,为状态转移矩阵,为状态转移矩阵的转置,为上一时刻的协方差矩阵,为当前过程噪声协方差矩阵,为初始协方差矩阵,为用于表征码盘精度的初始角度误差,为用于表征陀螺仪零偏的初始角速度误差,为陀螺仪的采样时间间隔,为初始过程噪声协方差矩阵,为码盘转台角度积分误差,为陀螺仪转台角速度扰动; 当前时刻的转台方位姿态估计值是通过如下公式确定的: 其中, 式中,为当前时刻的转台方位姿态估计值,为针对当前时刻的方位姿态先验估计值,为当前时刻的卡尔曼增益矩阵,为当前时刻的方位姿态测量矩阵,为观测器,为当前时刻码盘反馈的转台方位角度测量值,为当前时刻陀螺仪反馈的转台方位角速度测量值,为初始时刻的转台方位姿态估计值,为码盘反馈的转台初始方位角度; 所述基于当前时刻的方位姿态测量矩阵和针对当前时刻的方位姿态先验估计值计算残差,以基于所述残差自适应更新调整所述过程噪声协方差矩阵和所述观测噪声协方差矩阵,包括: 基于当前时刻的方位姿态测量矩阵和针对当前时刻的方位姿态先验估计值计算残差; 采用滑动窗口法估计残差协方差; 基于所述残差协方差和当前时刻的卡尔曼增益矩阵,更新调整过程噪声协方差矩阵,并对所述过程噪声协方差矩阵进行数值对称化正定化处理; 基于所述残差协方差和所述预测协方差矩阵,更新调整观测噪声协方差矩阵,并对所述观测噪声协方差矩阵进行数值对称化正定化处理; 基于所述残差协方差和所述预测协方差矩阵,更新调整观测噪声协方差矩阵,并对所述观测噪声协方差矩阵进行数值对称化正定化处理,包括: 式中,为初始更新调整后的观测噪声协方差矩阵,为残差协方差,为观测器,为预测协方差矩阵,为数值对称化正定化处理后的观测噪声协方差矩阵,为微小正定矩阵。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人北京环境特性研究所,其通讯地址为:100854 北京市海淀区永定路50号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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