[发明专利]多节点分布式时空基准方法和装置

说明书

本发明公开了一种多节点分布式时空基准方法，首先，利用十个三轴一体光纤陀螺SIMU测量子节点角速率及比力，采用多节点相对空间信息解算方法，计算子节点相对运动参数。同时建立相对空间信息误差方程，并确定系统状态方程。然后，使用基于光纤光栅/多相机的柔性基线测量部件解算柔性杆臂形变信息，利用高精度光子晶体光纤陀螺MPOS输出的高精度位置、姿态，构建系统量测量，通过传递对准获得各三轴一体光纤陀螺SIMU的局部状态估计。最后，利用全局信息融合方法，实现多节点时空基准的精确测量。本发明还公开了一种多节点分布式时空基准装置。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种多节点分布式时空基准方法和装置。

背景技术

集成多成像载荷的新型航空遥感系统要实现超高分辨率运动成像，严重依赖于柔性基线上的多节点位置、速度、姿态等时空基准和相对空间信息，进行运动补偿。如阵列天线三维合成孔径雷达(SAR)性能越高，要求分布在柔性机翼上的天线数越多，相对空间基线越长。受阵风、平台机动等多源扰动影响，柔性机翼产生多模挠曲变形和颤动耦合运动，部分节点的最大振幅可达米级、挠曲变形角高达10度左右，柔性基线效应显著。现有研究的高精度位置姿态系统(POS)无法同时精确测量柔性基线上多个节点的时空基准信息，另外由于阵列天线SAR对SIMU体积质量要求极其苛刻，也无法在每个SAR天线都安装一套成本高昂的高精度POS，且无法满足各节点间相对位置测量精度需求。因此，多节点分布式时空基准系统已成为保证新型超高分辨率航空遥感系统成像精度和效率的关键设备。

发明内容

为了解决现有技术中，柔性基线效应导致传递对准量测信息误差，以及柔性基线效应导致多传感器信息融合难题，本发明实施例提供了一种多节点分布式时空基准方法和装置，相比现有的高精度位置姿态系统，可精确获取分布在挠性杆臂上的多节点任务载荷时空基准和相对空间信息。

第一方面，本发明实施例提供了一种多节点分布式时空基准方法，包括以下步骤：通过多节点相对空间信息解算方法计算子节点相对运动参数；建立相对空间信息误差方程，并确定系统状态方程；通过基于光纤光栅或多相机的柔性基线测量部件解算柔性杆臂形变信息；通过光子晶体光纤陀螺MPOS输出的位置信息和姿态信息，建立系统量测方程，并通过传递对准获得三轴一体光纤陀螺SIMU的局部状态估计；通过柔性杆臂挠曲运动模型构建各节点时空域内运动状态的相关性；通过全局信息融合方法，实现对柔性杆臂多节点分布式时空基准的精确测量。

在其中一个实施例中，还包括：通过三轴一体光纤陀螺SIMU测量子节点角速率及比力。

在其中一个实施例中，所述多节点相对空间信息解算方法，包括：所述相对姿态更新方程相对位置更新方程相对速度更新方程式中为相对姿态矩阵的一阶导数，为光子晶体光纤陀螺MPOS载体坐标系相对惯性坐标系的转动角速率，为三轴一体光纤陀螺SIMU载体坐标系相对惯性坐标系的转动角速率，为相对位置的一阶导数，为相对速度的一阶导数，为三轴一体光纤陀螺SIMU比力，为光子晶体光纤陀螺MPOS比力。

在其中一个实施例中，所述相对空间信息误差方法，包括：相对姿态误差方程相对位置误差方程相对速度误差方程：

式中为光子晶体光纤陀螺MPOS计算载体坐标系m′与m系的偏离角一阶导数，δK_G、δG分别为三轴一体光纤陀螺刻度系数误差与安装误差系数，为三轴一体光纤陀螺漂移，分别为相对位置误差、相对速度误差，δK_A×、δA×分别为加速度计刻度系数误差与安装误差系数，为加速度计零偏。

第二方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的多节点分布式时空基准方法。

第三方面，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。