[發明專利]光纖陀螺捷聯慣性導航系統阻尼方法

無效

• 申請號: 200910073104.4
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN101696883A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發明（設計）人: 高偉;張義;徐博;奔粵陽;張鑫;李仔冰;龔晶;王武劍;柴永利;付建楠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種光纖陀螺捷聯慣性導航系統阻尼方法，其特征是主要包括如下步驟：

步驟1、經過初始對準得到載體的初始姿態；

步驟2、由光纖陀螺測得載體坐標系上的角速度輸入，由加速度計測得載體坐標系上的加速度輸入，

得到的角速度為加速度為

其中ω_ib^b為b系即載體坐標系相對于i系即地球慣性坐標系的角速度向量在b系上的投影；f_b載體所受到的非引力加速度向量在b系上的投影；

步驟3、利用步驟1中所得到的初始姿態信息計算初始姿態矩陣T，

T=cos(ψ)cos(γ)+sin(ψ)sin(θ)sin(γ)sin(ψ)cos(θ)cos(ψ)sin(γ)-sin(ψ)sin(θ)cos(γ)cos(ψ)sin(θ)sin(γ)-sin(ψ)cos(γ)cos(θ)cos(ψ)-sin(ψ)sin(γ)-cos(ψ)sin(θ)cos(γ)-cos(θ)sin(γ)sin(θ)cos(θ)cos(γ)]]>

其中，θ、γ、ψ分別為歐拉角意義下的俯仰、橫滾和偏航姿態角；

步驟4、利用姿態矩陣T將步驟2中所得的載體系加速度計輸出轉化為平臺系加速度f_p＝Tf_b；

步驟5、利用步驟1中得到的初始姿態信息，得出當前的各速度和角速度值，其中，速度與位置已知，北向與東向速度投影為V_x和V_y，經緯度為λ與，

其中，ω_ie為地球自轉角速度，R為地球半徑；ω_ie^p為e系即地球坐標系相對于i系的角速度向量在p系即平臺坐標系上的投影；ω_ep^p為p系相對于e系的角速度向量在p系上的投影；

步驟6、利用前一時刻速度信息通過速度微分方程修正在本時刻速度，并對速度進行積分更新本時刻位置信息，并輸出慣導系統計算所得的載體速度和位置信息，

速度更新微分方程為：

V·x=fxp+(2ωiezp+ωepzp)Vy]]>

V·y=fyp-(2ωiezp+ωepzp)Vx]]>

經緯度位置計算方程為：

步驟7、將步驟6中輸出的速度信息進行水平阻尼，先經過合適的水平阻尼網絡H(s)，然后再將經過阻尼的速度信息引入捷聯慣導系統；將地球角速度信息經過方位阻尼網絡Y(s)，然后再將經過阻尼的地球角速度信息引入捷聯慣導系統，

ωepp=-VyRMH(s)VxRNH(s)VxRNtanφH(s),]]>ωiep=0Ωcosφ·Y(s)Ωsinφ·Y(s)]]>

所述水平阻尼網絡H(s)為：

H(s)=(s+8.50×10-4)(s+9.412×10-2)(s+8.0×10-3)(s+1.0×10-2)]]>

所述方位阻尼網絡Y(s)為：

Y(s)=1.669·s2+7.173×10-5s+21.53×10-10s2+12×10-5s+36×10-10]]>

步驟8、利用步驟7所得的各角速度以及步驟2中測得的角速度計算載體對數學平臺系的姿態角速度ω_pb^b，

ωpbb=ωibb+T-1(ωiep+ωepp);]]>

步驟9、利用步驟8中所提供的當前姿態角速度ω_pb^b使用四元數更新當前的姿態矩陣T，

通過更新四元數值對應跟新姿態矩陣T：

q·0q·1q·2q·3=120-ωpbxb-ωpbyb-ωpbzbωpbxbωpbzb-ωpbybωpbyb-ωpbzbωpbxbωpbzbωpbyb-ωpbxbq0q1q2q3]]>

將計算所得四元數歸一化，

q0q1q2q3=1q02+q12+q22+q32q0q1q2q3]]>

然后更新姿態矩陣T：

T=q02+q12-q22-q322(q1q2-q0q3)2(q1q3+q0q2)2(q1q2+q0q3)q02-q12+q22-q322(q2q3-q0q1)2(q1q3-q0q2)2(q2q3-q0q1)q02-q12-q22+q32;]]>

步驟10、利用步驟9中所得當前姿態矩陣T得到當前姿態，并輸出載體姿態角，

θ＝arcsinT₃₂

γ=arctan-T31T33]]>

ψ=arctan-T12T22]]>

角度修正如下：

步驟11、循環至步驟4進入下一個時間的循環，在每一個系統周期中在步驟6與步驟10的位置輸出本時刻載體的姿態，速度和位置信息。