[發明專利]基于光纖陀螺慣性測量系統的船舶橫縱蕩信息測量方法

無效

• 申請號: 201010209309.3
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN101881620A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 奔粵陽;李倩;高偉;龔晶;于飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18;G01C21/10
• 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船舶橫蕩、縱蕩運動的方法。

背景技術

船舶中應用的慣性測量系統由陀螺儀、加速度計和導航計算機組成，它能夠提供船舶的姿態、速度以及位移信息。船舶的位移量按頻率域分解可以分為由船舶機動引入的低頻分量(船舶的機動較為平緩)，以及由浪涌引起的具有三個自由度的高頻分量。在傳統慣性導航測量技術中，慣性測量系統對于位移信息測量中高頻分量的測量較為準確，而對于低頻分量測量誤差較大(由于系統的低頻分量中存在84.4分鐘的舒拉周期誤差)。

位移信息測量中高頻分量由浪涌引起，包括描述船舶運動的三個自由度高頻位移信息，分別是橫蕩(橫移)、縱蕩(縱移)、垂蕩(升沉)。其中橫蕩(橫移)為沿著船舶的右舷方向的軸向平動信息量，縱蕩(縱移)為沿著船舶的艏向方向的軸向平動信息量。隨著慣性測量系統的迅速發展，其對于船舶三個姿態信息(橫搖、縱搖、艏搖)的測量已經達到了較高的精度，但對于三個自由度上的高頻位移信息一直不能提供。這是由于慣性測量系統使用的傳統速度測量技術只能測量船舶總的位移信息量(總的位移信息量包含84.4分鐘的舒拉周期誤差)，不能準確分離出橫蕩、縱蕩和垂蕩高頻位移信息量。

隨著慣性測量系統的廣泛使用與快速發展，慣性測量系統不能夠測量三個自由度上的高頻位移信息，尤其是無法測量橫蕩、縱蕩平動信息的問題越發凸顯。例如：因其實用性強而成為研究熱點的系泊環境中自對準技術，其對于橫蕩、縱蕩平動信息需要即時測量；船舶進入港口靠岸時橫蕩、縱蕩平動信息對于船舶駕駛者有著重要的參考作用。海上船舶補給物資時被補給船舶與補給船舶需要運動狀態同步，測量出橫蕩、縱蕩平動信息對保證補給系統在兩艘船舶之間正常且有效地工作意義重大。因此，橫蕩、縱蕩平動信息作為船舶重要的狀態信息，它們的測量技術對于實際工程具有重要的實用價值，橫蕩、縱蕩平動信息測量技術的發展必然會推動慣性測量系統技術的進步。

發明內容

本發明的目的在于提供復雜海況條件下測量艦船橫蕩、縱蕩運動的基于光纖陀螺慣性測量系統的船舶橫縱蕩信息測量方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明基于光纖陀螺慣性測量系統的船舶橫縱蕩信息測量方法，其特征是：

(1)對船用光纖陀螺捷聯慣性系統充分預熱，并實時采集光纖陀螺和加速度計的輸出信號；

(2)利用光纖陀螺和加速度計的輸出，得到船舶實時姿態信息，包括縱搖角α、橫搖角β、艏搖角γ，再由姿態信息構成載體坐標系b與地理坐標系t的關系矩陣

Cbt=C11C12C13C21C22C23C31C32C33,]]>

其中

C₁₁＝cosβcosγ-sinβsinαsinγ

C₁₂＝-cosαsinγ

C₁₃＝sinβcosγ+cosβsinαsinγ

C₂₁＝cosβsinγ+sinβsinαcosγ

C₂₂＝cosαcosγ；

C₂₃＝sinβsinγ-cosβsinαcosγ

C₃₁＝-sinβcosα