[發(fā)明專利]一種艦船基準慣性導航系統(tǒng)標校方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410324639.5
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN105300404B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 周章華;朱紅;趙春雨;王根;張偉;李群
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心11007
• 代理人: 高尚梅

1.一種艦船基準慣性導航系統(tǒng)標校方法，其特征在于：

一、配置如下設備：

(a)一套與基準慣導同等精度的輔助慣導系統(tǒng)

該輔助慣導具有方位基準鏡、基準平面，安裝在甲板上；

通過經(jīng)緯儀測量出輔助慣導方位基準鏡法線和艏艉線的夾角；

(b)數(shù)據(jù)錄取裝置

數(shù)據(jù)錄取裝置負責同時錄取基準慣導和輔助慣導的導航數(shù)據(jù)信息；

(c)經(jīng)緯儀及水平儀

經(jīng)緯儀及水平儀負責對輔助慣導與艦船艏艉線及基準平面間進行標校；

二、具體實施步驟：

(1)設備安裝

基準慣導安裝在基準慣導艙室內(nèi)；

輔助慣導安裝在有艏艉線刻度標記的甲板上；

架設經(jīng)緯儀，通過控制經(jīng)緯儀的位置使其對輔助慣導上的方位基準鏡、艏艉刻線進行標校；

輔助慣導、基準慣導和數(shù)據(jù)錄取裝置連接；

(2)輔助慣導與艦船艏艉線及基準平面間標校

利用經(jīng)緯儀標校出輔助慣導方位基準鏡與艦船艏艉線間的夾角，利用水平儀標校出輔助慣導基準平面和艦船基準水平面間的水平夾角，構成輔助慣導到艦船艏艉線及基準平面間的姿態(tài)變換矩陣

a表示輔助慣導的基準方位鏡與基準水平面構成的輔助慣導體坐標系，m表示艦上艏艉線和基準水平面構成的體坐標系；

(3)數(shù)據(jù)采集

艦船在運動狀態(tài)下，將基準慣導、輔助慣導和數(shù)據(jù)錄取裝置開機，數(shù)據(jù)錄取裝置錄取基準慣導和輔助慣導的原始信息；

(4)安裝誤差辨識

利用數(shù)據(jù)錄取裝置錄取的基準慣導和輔助慣導的角速度信息進行“角速度匹配”閉環(huán)Kalman濾波，估計出輔助慣導與基準慣導之間的安裝誤差角；

具體算法如下；

選取系統(tǒng)狀態(tài)量為X＝[φ_ax,φ_ay,φ_az,ε_x,ε_y,ε_z,Δt]^T，其中(φ_ax,φ_ay,φ_az)為輔助慣導與基準慣導之間的安裝誤差角，(ε_x,ε_y,ε_z)為輔助慣導與基準慣導之間的陀螺漂移之差，Δt為時間延遲；

系統(tǒng)誤差狀態(tài)方程為：

X·(t)=F(t)X(t)+W(t)]]>

其中，系統(tǒng)矩陣F(t)為零矩陣，W(t)為系統(tǒng)噪聲矢量；

觀測方程為：

Zω=ωisxs-ωimxmωisys-ωimymωiszs-ωimzm=HωX+vω]]>

其中，Z_ω為體系角速度誤差觀測量，v_ω為角速度觀測噪聲矢量，H_ω為角速度匹配觀測系數(shù)陣：

Hω=0-ωimzmωimym100ωisxsωimzm0-ωimxm010ωisys-ωimymωimxm0001ωiszs]]>

式中，表示基準慣導在x、y、z方向上的角速率，表示輔助慣導在x、y、z方向上的角速率；

利用Kalman濾波估計出輔助慣導與基準慣導之間的安裝誤差角(φ_ax,φ_ay,φ_az)，計算出基準慣導到輔助慣導間的安裝誤差轉換矩陣b表示基準慣導體坐標系；

(5)標校補償

在完成和的標校后，將基準慣導輸出的航姿信息轉換到所要求的艦上艏艉線和基準水平面構成的艦體m坐標系上：

Cnm(t)=CamCbaCnb(t)]]>

從提取航姿角，得到標校后的航姿值。