[發明專利]一種基于輸出校正的容錯水平阻尼方法

有效

• 申請號: 202011368821.2
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112129289B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 馮國虎;吳文啟;劉潺
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C25/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

本發明提出了一種基于輸出校正的容錯水平阻尼方法。本發明在無阻尼純慣導解算的系統外部采用基于輸出校正形式實現水平阻尼，阻尼并不會影響無阻尼的導航參數解算，根據外參考速度誤差變化自動進行阻尼切換并輸出阻尼或無阻尼的導航參數解算結果。相對傳統方法，這種方法切換方便，可靠性高，可以避免變阻尼瞬間的大幅度超調振蕩，具有重大實用價值。

技術領域

本發明涉及慣性導航技術領域，特別是一種在慣導系統外部實現的容錯水平阻尼方法。

背景技術

純慣導系統的水平通道是無阻尼的，各種誤差源和初始條件誤差都會導致持續的舒勒周期振蕩。引入外參考速度，可以阻尼水平通道的舒勒周期振蕩。如對于航海慣導，參考速度通常來自計程儀。傳統水平阻尼基于閉環反饋實現，將外參考速度誤差引入慣導導航解算。為了解決外參考速度誤差問題，通常采用變阻尼技術。由于海洋航行的復雜性，變阻尼技術僅限于一定條件下具有適當作用。然而這種變阻尼方法在切換過程中，尤其是無阻尼切換至阻尼，容易出現速度超調振蕩及其位置明顯偏移。

要建立精確的外速度誤差模型十分復雜。一方面艦船自身機動航行時，計程儀速度被環繞運載體的畸變水流污染；另一方面，在一些海域（如海灣和海溝），洋流大小和方向變化明顯，也會引起外速度誤差變化。傳統的閉環阻尼，直接將阻尼的導航參數解算結果反饋在純慣導解算回路中，由于阻尼進入穩態需要一定的時間，外參考信息也有一定的誤差，有可能會導致導航參數的精度降低甚至發散。另外基于閉環阻尼的變阻尼切換過程，如果無阻尼的導航參數本身精度不高，那么變阻尼的效果也不會很好。

傳統方法存在的不足是：基于反饋校正的阻尼，直接將阻尼的導航參數解算結果反饋在純慣導解算回路中，由于阻尼進入穩態需要一定的時間，外參考信息也有一定的誤差，有可能會導致純慣導解算的結果受到影響。另外基于閉環阻尼的變阻尼切換過程，如果無阻尼的導航參數已經被阻尼的壞結果污染，那么變阻尼的效果也不會很好。

發明內容

傳統水平阻尼方法將外參考速度誤差引入慣性導航解算，采用閉環形式實現阻尼，從而達到減小舒勒周期振蕩的目的。這種方法存在的不足是：基于反饋校正的阻尼會直接參與純慣導解算，在阻尼還沒進入穩態或者外參考速度誤差較大時會直接影響導航解算結果；并且在變阻尼切換過程中，尤其是無阻尼切換至阻尼，容易出現速度超調振蕩及其位置明顯偏移。針對以上問題，本發明提出了一種基于輸出校正的容錯水平阻尼方法。本發明在無阻尼純慣導解算的系統外部采用基于輸出校正形式實現水平阻尼，阻尼并不會影響無阻尼的導航參數解算，根據外參考速度誤差變化自動進行阻尼切換并輸出阻尼或無阻尼的導航參數解算結果。相對傳統方法，這種方法切換方便，可靠性高，可以避免變阻尼瞬間的大幅度超調振蕩，具有重大實用價值。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案如下：

一種基于輸出校正的容錯水平阻尼方法，包括以下步驟：

第1步：裝訂初始參數，包括裝訂無阻尼的初始導航參數。

第2步：純慣導解算當前時刻無阻尼導航參數。

第3步：獲取當前時刻外參考速度、無阻尼速度與上一時刻的外參考速度、無阻尼速度，判斷是否符合判據并且i＞2，其中α為預設的判據閾值；當前外參考速度不符合判據時，則將當前時刻的無阻尼導航參數賦值給當前時刻的阻尼后的導航參數并輸出，然后跳至第2步直至導航解算結束；當外參考速度符合判據時，進行水平速度阻尼，得到當前時刻的阻尼后速度。

第4步：通過當前時刻的阻尼后速度采用位置增量方式解算當前時刻的阻尼后的位置。

第5步：通過當前時刻的阻尼后的位置解算阻尼后的姿態矩陣。

第6步：輸出當前時刻的阻尼后速度、位置和姿態矩陣，跳至第2步直至導航解算結束。