[發明專利]一種適用于捷聯慣導系統的帶桿臂補償的升沉測量方法

有效

• 申請號: 201910976972.7
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110763188B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 奔粵陽;高倩倩;趙玉新;周廣濤;李倩;吳磊;魏曉峰;張瀚軒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種適用于捷聯慣導系統的帶桿臂補償的升沉測量方法，所述方法包括如下步驟：給定初始導航參數t＝0時刻：捷聯慣導系統初始對準得到初始縱搖姿態角θ(0)、初始橫搖姿態角γ(0)、初始艏搖角ψ(0)、主航向角ζ(0)；系統設置采樣周期h，實時采集三個軸上陀螺和加速度計的輸出信號；遞推測量t_k時刻載體坐標系b與半固定坐標系s的關系矩陣；利用方向余弦矩陣和加速度計的輸出計算得到捷聯慣導系統安裝點處的升沉加速度；利用陀螺的輸出和捷聯慣導系統安裝點與艦船重力中心點之間的桿臂誤差在載體坐標系的投影得到重力中心處的升沉加速度；升沉濾波器F(k)對重力中心處的升沉加速度進行濾波處理。本發明實現了捷聯慣導系統帶桿臂補償的的升沉測量，提高了船舶的可操作性。

技術領域

本發明涉及升沉測量方法領域，尤其涉及一種適用于捷聯慣導系統的帶桿臂補償的升沉測量方法領域。

背景技術

艦船在作業過程中會受到海浪等海洋環境因素擾動，被動地產生六自由度搖蕩運動，即沿著三個坐標軸的旋轉運動(橫搖、縱搖、艏搖)和平移運動(橫蕩、縱蕩、升沉)，其中沿天向軸的升沉運動對艦船影響和危害最大。升沉運動的準確提取在艦船補給、氣墊船登陸、貨物(集裝箱等)吊裝搬運方面起著非常重要的作用，精確測量艦船升沉運動十分必要。傳統測高方法(如氣壓測高法、無線電測高法等)的測量精度不高，受外部環境影響較大，對設備要求嚴格，不適用于海洋環境中的艦船升沉運動測量；而基于慣性導航系統的測量方法抗干擾性強，可在各種復雜環境下自主工作，并且短期精度高，穩定性好，是目前艦船升沉運動測量的主要手段。

但是在已發表的文章中，如在《Optik-International Journal for Light andElectron Optics》第125卷第14期的劉建業、曾慶化的一篇《A Kalman filter algorithmbased on exact modeling for FOG GPS/SINS integration》文章中利用慣導與衛星組合測量升沉，其雖能達到米級的艦船絕對定位精度，但海洋環境下衛星信號易受干擾，測量結果不能滿足升沉應用中厘米級的短時相對測量精度要求。還有在《儀器儀表學報》第33卷第1期的孫偉、孫楓的一篇《基于慣導解算的艦船升沉測量技術》文章中分析了捷聯慣導系統解算過程對艦船升沉測量的影響，總結了測量升沉運動的具體實施方案并提出利用數字高通濾波器完成對海浪等高頻擾動的分離，但存在相位誤差的問題。嚴恭敏、蘇幸君、翁浚、秦永元在《導航定位學報》第4卷第2期的《基于慣導和無時延濾波器的艦船升沉測量》文章中采用了無時延濾波器來進行升沉測量，解決了相位誤差的問題，但存在低頻衰減較慢并且收斂時間較長的缺點。

以上已發表的文章都對升沉測量進行了敘述和探究，但是都沒有考慮實際工程應用中捷聯慣導系統安裝點與艦船重力中心點、觀測點與艦船重力中心點之間的桿臂誤差對升沉信息產生的影響。捷聯慣導系統安裝點與艦船重力中心點之間的桿臂誤差將會產生干擾加速度，干擾加速度通過升沉濾波器將會產生一個瞬態脈沖響應，導致測量的升沉信息產生振蕩。觀測點與艦船重力中心點通常不在同一點，它們之間的桿臂誤差與橫縱搖相互作用也會產升升沉誤差。因此研究一種帶桿臂補償的艦船升沉測量方法具有創新性和實際工程價值。

發明內容

本發明的目的在于針對艦船的升沉測量問題提供了一種適用于捷聯慣導系統的帶桿臂補償的升沉測量方法，能夠實現精確的升沉測量。

本發明是這樣實現的：

一種適用于捷聯慣導系統的帶桿臂補償的升沉測量方法，所述方法包括如下步驟：