[發明專利]一種基于單軸轉停方案的系泊估漂方法

有效

• 申請號: 200910073232.9
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101713666A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 孫楓;孫偉;薛媛媛;袁俊佳;李國強;孫巧英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種測量方法，尤其涉及的是一種基于單軸轉停方案的系泊估漂方法。

背景技術

捷聯慣性導航系統SINS是一種完全自主的導航系統，利用陀螺儀和加速度計測量載體相對慣性空間的角運動和線運動參數，在給定初始條件下，由計算機進行積分運算，連續、實時地提供位置、速度和姿態信息。由于SINS完全依靠自身的慣性元件，不依靠任何外界信息測量導航參數，因此具有隱蔽性好，不受氣候條件限制、不受干擾等優點，是一種完全自主式、全天候的導航系統，已廣泛應用于航空、航天、航海等領域。根據SINS的基本原理，SINS在導航過程中慣性器件常值偏差的存在是導致慣性導航系統定位精度難以提高的主要因素。如何有效地限制慣性導航誤差發散、提高慣性導航系統精度是慣性導航領域一項非常重要的課題。

根據SINS的基本原理，SINS在進入導航狀態前需要獲得初始信息，包括初始位置、速度和姿態。其中初始姿態的精度就是SINS進入導航狀態時的初始對準精度，因此在捷聯慣導系統進入導航狀態前必須首先完成初始姿態的確定。由于“平臺”是測量比力的基準，因此“平臺”的初始對準就非常重要；在捷聯慣性導航系統中捷聯矩陣起到數學平臺的作用。因此初始對準的關鍵性問題就是如何在較短的時間內得到較高精度的初始捷聯矩陣的初始值。而慣性器件偏差是導致初始捷聯矩陣存在偏差的主要因素，因此估漂技術的重要性就得以體現。

旋轉調制技術是慣性導航系統的一種自校正方法。它不需要引入外部校正信息，能夠自動對系統中慣性器件的常值偏差進行平均，達到抵消漂移對系統精度的影響。因而可以提高慣性導航系統長時間工作的精度，充分發揮慣性導航“自主式”的優點。應用旋轉調制技術，還可以應用較低精度的慣性器件，構成較高精度的慣性導航系統，有利于降低慣性導航系統的成本，同時由于引入外界運動可以有效地提高慣導系統部分參數的可觀測度。

艦船處于系泊狀態時，由于受到海浪因素的影響產生搖擺與蕩運動，這些干擾運動產生的干擾加速度和干擾角速度分別被加速度計和陀螺感知，其中干擾加速度經過慣導系統中的積分環節解算出的載體速度中存在著較大的誤差，與載體實際線速度進行比較后作為系統濾波模型的觀測量。觀測量的不準確將導致系統在進行估計的時候會降低參數的收斂速度同時降低參數的估計精度。

在CNKI數據庫中與本發明相關的公開報道有：1、《旋轉光纖捷聯慣性導航系統的誤差調制分析》，提出一種帶連續穩定旋轉平臺的新型光纖捷聯慣性導航系統，旨在提高系統導航精度的同時，不增加慣導系統的成本。研究該慣導系統的組成結構和工作原理，分析旋轉光纖捷聯慣性導航系統誤差調制過程，最后對整套慣性導航系統進行仿真。2、《利用旋轉調制技術實現快速高精度方位對準》，提出了研制旋轉調制系統的技術指標。但都沒有提出與本發明相關的調制方法及估漂方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種載體處于系泊狀態時，可以準確地估計出慣性器件的常值偏差的一種基于單軸轉停方案的系泊估漂方法。

本發明的目的是這樣實現的：包括以下步驟：

(1)通過GPS確定載體的初始位置參數，并裝訂至導航計算機中；

(2)捷聯慣導系統進行預熱準備，采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的數據并對數據進行處理；

(3)慣性測量單元(IMU)采用8個轉停次序為一個旋轉周期的轉位方案；

(4)根據旋轉狀態下陀螺儀的輸出確定出捷聯矩陣T_s^p，并將加速度計的輸出轉換到數學平臺坐標系；

(5)根據慣導系統動基座誤差方程建立載體系泊狀態時的估漂模型，以GPS提供的載體速度v₀為基準，并與慣導系統結算速度的差值作為觀測量，利用卡爾曼濾波技術實現慣性器件偏差的估計；

(6)將卡爾曼濾波估計出的慣性器件常值偏差采用平均濾波的方法將其進行平滑，濾除小幅度波動的影響。

本發明還可以包括：