[發(fā)明專利]一種基于2D-HMM/KF預(yù)濾波器的系泊對準(zhǔn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310563138.8
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103630134A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫楓;夏健鐘;楊曉龍;李敬春;阮雙雙;趙維珩;劉適;徐文佳
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 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

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于慣性技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種基于2D-HMM/KF(二維隱式馬爾科夫模型/卡爾曼濾波)預(yù)濾波器的系泊對準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

初始對準(zhǔn)是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進入導(dǎo)航之前必不可少的過程，它的兩個重要指標(biāo)是精確性和快速性。初始對準(zhǔn)誤差是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要的誤差源之一，因此，在導(dǎo)航前得到精確的初始姿態(tài)尤為重要。

初始對準(zhǔn)按對準(zhǔn)時對外界信息需求可分為自主式對準(zhǔn)和非自主式。在環(huán)境干擾不大的準(zhǔn)靜基座對準(zhǔn)環(huán)境下，傳統(tǒng)解析式自對準(zhǔn)可以得到較為滿意的結(jié)果。而對于諸如艦船在風(fēng)浪作用下作大幅度角運動的對準(zhǔn)環(huán)境，由于搖擺引起的干擾角速度遠大于地球自轉(zhuǎn)角速度，無法從陀螺輸出中提取地球自轉(zhuǎn)角速度這一有用信息，導(dǎo)致解析式自對準(zhǔn)方法不可用。非自主式對準(zhǔn)是利用其它導(dǎo)航設(shè)備(如GPS、計程儀等)提供的信息(如位置和速度等)作為觀測信息，通過濾波實現(xiàn)精確對準(zhǔn)，但該方法對外界信息要求較高，且不具有自主性。專利公開號為CN102620729A的文件中，公開了一種“機抖激光陀螺慣性測量單元數(shù)字濾波器設(shè)計方法”，直接設(shè)計低通濾波器對原始信息進行濾波，但該方法需要根據(jù)干擾特性設(shè)計濾波器，且存在較大的濾波延遲。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于2D-HMM/KF預(yù)濾波器的系泊對準(zhǔn)方法。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于2D-HMM/KF預(yù)濾波器的系泊對準(zhǔn)方法，它包括如下步驟：

步驟一：將光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝于載體上，對系統(tǒng)進行預(yù)熱，然后采集光纖陀螺和加速度計輸出數(shù)據(jù)；

步驟二：構(gòu)建隕性器件2D-HMM模型并結(jié)合卡爾曼濾波設(shè)計2D-HMM/KF濾波器；

步驟三：將采集到的光纖陀螺和加速度計數(shù)據(jù)通過濾波器進行預(yù)處理；

步驟四：設(shè)計基于慣性系的系泊對準(zhǔn)方法，提取出慣性系下低頻的重力矢量信息；

步驟五：將濾波后的光纖陀螺和加速度計數(shù)據(jù)輸入至慣性系對準(zhǔn)算法計算出載體姿態(tài)，完成初始對準(zhǔn)過程。

進一步地，在所述步驟二中，慣性器件2D-HMM模型可表示為：

Xk+1=FXk+ξkZk+1=HXk+vk]]>

其中，X為狀態(tài)向量，Z為觀測向量，F(xiàn)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，H為觀測矩陣，ξ_k為系統(tǒng)噪聲向量，v_k為量測噪聲向量，X∈R^N，Z∈R^M，且F_ij，H_ij＞0；

依據(jù)慣性器件的輸出特性，狀態(tài)模型和觀測模型可以表示成以下形式：