[發明專利]一種改進的捷聯慣性導航系統快速阻尼方法

有效

• 申請號: 201410083250.6
• 申請日: 2014-03-08
• 公開（公告）號: CN103900568A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 奔粵陽;楊曉龍;夏健鐘;阮雙雙;李敬春;劉適;趙維珩;楊祥龍;李明宇;尹冬寒
• 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

1.一種改進的捷聯慣性導航系統快速阻尼方法，其特征是：

步驟一：啟動艦船上的捷聯慣性導航設備，對導航設備進行冷啟動；

步驟二：判斷捷聯慣性導航系統是否進入阻尼狀態：如果進入阻尼工作狀態，則執行下面步驟三至步驟七的阻尼循環解算算法；否則執行步驟九；

步驟三：在捷聯慣性導航系統剛進入阻尼工作狀態后，記姿態矩陣、速度和位置的初始值為vⁿ(0)、L(0)、λ(0)；利用陀螺儀和加速度計輸出進行正常的捷聯慣性導航解算，姿態矩陣，速度和位置差分方程分別如下：

Cbn(k)=Cbn(k-1)(I+ΔT·Ωnbb(k-1))]]>

vn(k)=vn(k-1)+ΔT·[Cbn(k-1)fibb(k-1)-(2ωien(k-1)+ωenn(k-1))×vn(k-1)+gn]]]>

L(k)=L(k-1)+ΔT·vNnHy(k-1)RM]]>

λ(k)=λ(k-1)+ΔT·vEnHx(k-1)sec(L(k-1))RN]]>

其中，Ωnbb(k-1)=(ωnbb(k-1)×),k=1...n;ωnbb(k-1)=ωibb(k-1)-(Cbn(k-1))T(ωien(k-1)+ωenn(k-1))]]>為(k-1)×ΔT時刻載體坐標系相對于地理坐標系的旋轉角速率在載體坐標系上的投影；ωien(k-1)=[0,Ωcos(L(k-1)),Ωsin(L(k-1))]T]]>為(k-1)×ΔT時刻地球自轉角速率在地理坐標系上的投影；ωenn(k-1)=[-vNnHy(k-1)RM,vEnHx(k-1)RN,vEnHx(k-1)tan(L(k-1))RN]T]]>為(k-1)×ΔT時刻地理坐標系相對于地球坐標系的旋轉角速率在地理坐標系上的投影；L(k-1)和L(k)分別為(k-1)×ΔT和k×ΔT時刻艦船所在緯度；λ(k-1)和λ(k)分別為L(k)為(k-1)×ΔT和k×ΔT時刻艦船所在經度；為(k-1)×ΔT時刻加速度計輸出；vⁿ(k-1)和vⁿ(k)分別為(k-1)×ΔT和k×ΔT時刻捷聯慣性導航系統解算出的艦船在地理坐標系上的速度；gⁿ為重力加速度；H_x為東向水平阻尼網絡；H_y為北向水平阻尼網絡；ΔT為離散時間步長；和是表示在得到k×ΔT時刻的速度后，使其經過阻尼網絡之后得到該時刻的阻尼速度，并且解算過程中將陀螺儀和加速度計的輸出存儲起來，存儲序列為1…n；

步驟四：當步驟三的執行時間到達預定的時間t_m時，將當前時刻的姿態矩陣和位置（L(t_m)，λ(t_m)）作為逆向解算姿態矩陣和位置的初值“←”為逆向解算的標號），即C←bn(t0)=Cbn(tm),L←(t0)=L(tm),λ←(t0)=λ(tm);]]>而當前時刻的速度（vⁿ(t_m)）則大小保持不變，方向取反之后作為逆向解算的初值即：

步驟五：在對逆向解算賦初始值之后，利用如下的姿態矩陣，速度和位置的逆向解算差分方程進行逆向解算：

C←bn(p)=C←bn(p-1)(I+ΔT·Ω←nbb(p-1))]]>

v←n(p)=v←n(p-1)+ΔT·[C←bn(p-1)f←ibb(p-1)-(2ω←ien(p-1)+ω←enn(p-1))×v←n(p-1)+gn]]]>

L←(p)=(L←(p-1))+ΔT·v←NnHy(p-1)RM]]>

λ←(p)=(λ←(p-1)+ΔT·v←EnHx(p-1)sec(L←(p-1))RN)]]>

在利用上式進行逆向解算時，對計算機存儲的陀螺儀和加速度計輸出序列進行逆向讀取；

步驟六：在上一步逆向解算結束時，再次將解算得到的姿態和位置作為正向解算的初值，即Cbn(t0)=C←bn(tm),L(t0)=L←(tm),λ(t0)=λ←(tm);]]>而速度仍然保持大小不變，方向取反之后作為正向解算的初值，即

步驟七：利用捷聯慣性導航系統進入阻尼工作狀態的初始值，對步驟六的賦值進行位置修正，即：L(t₀)=L(0)，λ(t₀)=λ(0)。修正完成之后，對計算機存儲的陀螺儀和加速度計輸出序列進行正向讀取，利用步驟三的正向解算方程進行正向解算；

步驟八：判斷是否達到預定的循環次數，如果達到則進入步驟九；否則，繼續執行步驟三到步驟七的循環解算算法；

步驟九：捷聯慣性導航系統利用陀螺儀和加速度計的輸出進行導航解算，并將解算的結果通過顯示設備進行實時顯示。