[發明專利]一種基于優化PSO的雙軸旋轉調制轉停方案參數選取方法

有效

• 申請號: 202011121237.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112284418B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 馮波;張鵬;李炳辰;郭慶;姜俊;王海榮;許潔;王應洋
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供了一種基于優化PSO的雙軸旋轉調制轉停方案參數選取方法。首先，獲得特定雙軸旋轉調制系統確定性誤差參數特征和參數尋優空間；進而設定粒子數和最大尋優層數和單次迭代次數，基于單次迭代次數和適應度評價函數提出優化PSO尋優方法來獲取16位置轉停方案適用的旋轉時間和停止時間參數；最后基于誤差方程進行對比仿真，以驗證尋優結果的實用性。本發明提供了一種針對該工程應用中結構形式簡單且實用性強的旋轉調制參數選取方法。

技術領域

本發明屬于導航技術中旋轉調制慣性導航系統調制方案設計領域，具體涉及一種基于優化PSO的雙軸旋轉調制轉停方案參數選取方法。

背景技術

導航技術是一種可以為車輛、船只和飛行器等不同平臺提供運動過程中位置、速度、姿態和時間等相關運動狀態信息的技術。由于與不同軍用和民用載體完成特定任務過程中的安全性密切相關，近年來導航技術已經成為重點的研究領域之一。而慣性導航技術是不同武器系統平臺常用的一種導航技術。由于其工作特點的要求，慣性導航系統是一種基于初始信息為基礎，從慣性器件量測信息中實時獲得載體位置、速度和姿態等導航信息的系統。

由于其可靠性、自主性和全天候等特點，慣性導航系統在陸海空天各領域被廣泛使用。但是由于工作原理的限制，慣性導航系統存在隨工作時間增長導航誤差發散的問題。在慣性器件精度受限條件下，如何抑制慣性導航系統誤差發散速度來提高運載平臺的長航時精度和可靠性已經成為當前高精度導航的重要研究方向之一。而雙軸旋轉調制方案在慣性器件精度受限情形下可以為高精度慣性導航系統的發展提供了一種切實可行的工程化方案。考慮到誤差調制效果、系統穩定性和工程實現限制等因素的影響，16位置轉停旋轉調制方案是現階段國內工程化應用雙軸旋轉調制慣性導航系統一種常采用的旋轉調制方案。

對于雙軸旋轉調制慣性導航系統調制方案設計而言，確定了16位置轉停旋轉調制方案之后，設計人員必須解決另一個問題，即在相鄰位置之間的旋轉時間和每個位置停留時間長短的問題。不同參數選擇對雙軸旋轉調制慣性導航系統的導航誤差發散速度存在顯著影響。但是，雙軸旋轉調制慣性導航系統中常見的誤差源，例如：慣性器件常值零偏、隨機誤差、安裝誤差角和刻度因數等誤差，與旋轉調制參數的數值關系難以獲得精確的解析表達式，且不同雙軸旋轉調制慣性導航系統的慣性傳感器的誤差特征也存在不同的特征。

雙軸旋轉調制方案中，設計人員一般都是根據誤差源特性和旋轉機構的參數限制等因素依據以往的經驗選取。這難以保證選取的參數滿足確定條件下的最優性。而由于搜索空間和計算能力的限制，參數選取過程難以實現采用窮舉搜索方法完成參數尋優。

在確定了慣性器件精度和旋轉機構限制條件下，如何獲得較為優化的16轉停旋轉調制方案的參數已經成為當前雙軸旋轉調制慣性導航系統設計迫切需要解決，但一直缺乏切實方法的工程應用技術難題之一。

發明內容

本發明提供了一種基于優化PSO的雙軸旋轉調制轉停方案參數選取方法，目的是要解決雙軸旋轉調制慣性導航系統的16位置轉停方案中旋轉時間和停止時間參數的選取問題，在確定性誤差源條件下為靜基座雙軸旋轉調制方案的參數選取提供一種可靠的參數設計方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于優化PSO的雙軸旋轉調制轉停方案參數選取方法，包括以下步驟：

步驟1，設定待參數選取雙軸旋轉調制慣性導航系統的慣性器件誤差、系統誤差以及旋轉時間和停止時間兩個參數的尋優空間；

步驟2，選定PSO尋優的粒子個數和最大代數，以及單次迭代次數；

步驟3，基于選定的參數尋優范圍和構建的適應性函數，進行優化POS參數尋優；

步驟4，獲取優化PSO方法對16位置轉停方案的旋轉時間和停止時間尋優結果輸出后，疊加隨機誤差等其他非確定性誤差分量，開展對參數選取結果的仿真驗證；