[發明專利]一種艦船基準慣性導航系統標校方法

有效

• 申請號: 201410324639.5
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN105300404B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（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: 核工業專利中心11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明屬于慣性導航技術領域，涉及到一種艦船基準慣性導航系統標校方法。

背景技術

艦船基準慣性導航系統(以下簡稱“基準慣導”)是艦船導航系統的重要設備，它不僅能夠給艦船航行提供導航信息，而且能夠為艦船多個子系統提供導航信息，如艦上雷達控制系統、導彈武器系統、火炮控制系統等。隨著慣性技術的發展，艦船基準慣性導航系統有從平臺式慣性導航系統向光學陀螺慣性導航系統發展的趨勢，系統的體積和重量隨之減小、可靠性提高、成本價格降低。目前國內艦船基準光學陀螺慣導包括激光陀螺旋轉式慣導和激光陀螺捷聯慣導，前者一般作為艦船主基準慣導使用，而后者一般作為局部基準慣導使用。無論采用哪種基準慣導，均需要將基準慣導的導航信息輸出到艦船上某一固定參考坐標系中，一般選擇艦船甲板坐標系作為輸出參考坐標系，其他子系統統一利用該坐標系的導航信息進行相應的工作。

以往，基準慣導所處艙室有足夠的空間安放陀螺經緯儀和水平儀，基準慣導的標校一般直接利用陀螺經緯儀和電子水平儀標校出基準慣導航向和水平面與艦上基準方位(一般為艏艉線方向)和基準水平面之間的角度。隨著艦船空間的有效利用，艦船無法為艙室內的基準慣導預留足夠的空間放置陀螺經緯儀和電子水平儀等標校設備，尤其是為子系統配置的局部基準慣導所處的艙室空間很有限。另外，對于現役艦船加裝基準慣導的情況，不僅面臨加裝的基準慣導標校空間限制問題，而且艦船也可能無法提供傳統標校時所需的進塢坐墩靜止狀態。

因此，為解決上述基準慣導標校難題，亟需研制一種艦船基準慣導標校方法，從而突破艦船基準慣導艙室標校空間和艦船坐墩條件限制，順利的將基準慣導的導航系統輸出到艦船參考坐標系上，滿足子系統應用需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種艦船基準慣導標校方法，在艦船基準慣導艙室標校空間和艦船坐墩條件限制下，將基準慣導的導航系統輸出到艦船參考坐標系上。

為了實現這一目的，本發明采取的技術方案是：

一種艦船基準慣性導航系統標校方法，包括配置設備和具體實施兩個過程：

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

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)數據錄取裝置

數據錄取裝置負責同時錄取基準慣導和輔助慣導的導航數據信息；

(c)經緯儀及水平儀

經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；

輔助慣導安裝在有艏艉線刻度標記的甲板上；

架設經緯儀，通過控制經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、基準慣導和數據錄取裝置連接；

(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)數據采集

艦船在運動狀態下，將基準慣導、輔助慣導和數據錄取裝置開機，數據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

利用數據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；

選取系統狀態量為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；

系統誤差狀態方程為：

其中，系統矩陣F(t)為零矩陣，W(t)為系統噪聲矢量；

觀測方程為：