[發明專利]基于單應答器的水下捷聯慣導系統初始對準方法

在審

• 申請號: 201810475573.8
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108759864A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 許江寧;吳苗;朱兵;李方能;郭士犖;覃方君;何泓洋
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍

1.一種基于單應答器的水下捷聯慣導系統初始對準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據單應答器和捷聯慣導系統輸出的導航參數進行導航機械編排，確定捷聯慣導系統的狀態量和觀測量；

步驟2，根據捷聯慣導系統的狀態變量和觀測量，建立大失準角條件下的卡爾曼濾波模型，由卡爾曼濾波模型得到導航坐標系下捷聯慣導系統的x軸、y軸和z軸的歐拉平臺誤差角；

步驟3，將得到的x軸、y軸和z軸的歐拉平臺誤差角引入到捷聯慣導系統初始對準中，完成捷聯慣導系統在水下的初始對準。

2.根據權利要求1所述的基于單應答器的水下捷聯慣導系統初始對準方法，其特征在于：所述的機械編排為

式中，α＝[α_x α_y α_z]^T為x軸、y軸和z軸的歐拉平臺誤差角；L為地球緯度；δL、δλ分別為地球緯度誤差、經度誤差；分別為東向和北向速度；分別為東向和北向速度誤差；為捷聯慣導系統的速度；δvⁿ為捷聯慣導系統的速度誤差；δgⁿ為地球自轉重力在導航坐標系的誤差；為加速度計輸出的比力；為導航坐標系與計算坐標系系的轉換矩陣；為計算得到的姿態陣；為n系相對于慣性系i系的轉動角速度在n系上的投影；為地球自轉角速度在n系上的投影；為角速度誤差；ε^b為陀螺儀的漂移；▽^b為加速度計的零偏；分別為地球的短軸、長軸和深度；δR_M、δR_N、δh分別為地球的短軸誤差、長軸誤差和深度誤差；

3.根據權利要求1所述的基于單應答器的水下捷聯慣導系統初始對準方法，其特征在于：

系統的狀態量X為：

式中，α_x、α_y、α_z分別為x軸、y軸和z軸的歐拉平臺誤差角；

δL、δλ分別為地球緯度誤差、經度誤差；

δv_E、δv_N分別為東向和北向速度誤差；

分別為x軸、y軸和z軸陀螺儀的漂移；

分別為x軸、y軸和z軸加速度計的零偏；

系統的觀測量Z為：

式中，v_SINS是捷聯慣導系統輸出的速度信息；

v_DVL是多普勒計程儀輸出的速度信息；

P_SINS是捷聯慣導系統輸出的位置信息；

P_TRSP是單應答器輸出航行器的位置信息；

Z_v為速度誤差信息；

Z_P為位置誤差信息。

4.根據權利要求1所述的基于單應答器的水下捷聯慣導系統初始對準方法，其特征在于：建立的非線性卡爾曼濾模型為：

其中，X為系統的狀態變量；f(·)、h(·)分別為系統函數和觀測函數；Z為系統的觀測量；w為系統噪聲向量；υ為觀測噪聲向量。

5.根據權利要求1所述的基于單應答器的水下捷聯慣導系統初始對準方法，其特征在于：將得到的歐拉平臺誤差角α_x、α_y、α_z引入到捷聯慣導系統的初始對準中，得到載體坐標系與導航坐標系的真實姿態其中

為初始對準過程中的姿態陣。