[發明專利]光纖陀螺捷聯慣導阻尼方法、系統、載體機、終端及應用

在審

• 申請號: 202011423472.X
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112697139A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 何泓洋;陳鑫;查峰;覃方君;許江寧;吳苗
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C25/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于慣性導航技術領域，公開了一種光纖陀螺捷聯慣導阻尼方法、系統、載體機、終端及應用，無阻尼回路和阻尼狀態切換回路對接收的信號分別進行單獨解算；輸出無阻尼回路解算所得的導航參數；當載體由機動狀態轉換到靜止或勻速運動狀態時，阻尼回路中加入阻尼網絡，解算出的導航參數中隨即產生超調誤差；在超調期內，以無阻尼回路解算出的導航參數作為慣導輸出；待超調期結束后，將慣導的輸出端切換到阻尼回路，輸出阻尼回路解算出的導航參數；濾去超調部分的數據，只輸出無阻尼狀態和無超調的阻尼狀態的導航參數值。本發明基于雙模解算的阻尼超調誤差抑制算法有效抑制了系統超調誤差；本發明結構簡單，工作可靠。

技術領域

本發明屬于慣性導航技術領域，尤其涉及一種光纖陀螺捷聯慣導阻尼方法、系統、載體機、終端及應用。

背景技術

慣性導航系統是完全自主式的導航系統，能夠提供載體的姿態、航向、速度及位置等導航信息，在航空、航天、航海等多個領域得到了廣泛應用。而研究與抑制慣導系統的振蕩性誤差是提高慣性導航精度的基礎。慣導系統中，常見的誤差量有：經度、緯度誤差，東向速度誤差，北向速度誤差以及三個姿態角誤差，而在系統中最受關注的就是姿態角誤差。在陀螺常值漂移和加速度常值零偏的作用下，產生姿態角誤差和速度誤差的舒拉振蕩分量。而在隨機誤差作用下，系統會產生緩慢發散過程，姿態誤差、速度誤差和緯度誤差的振幅會越來越大，誤差隨時間增長。誤差的發散會使系統失去定位能力。為了抑制誤差的發散，在系統回路中加入阻尼網絡，使系統特征根具有負的實部，從而使臨界穩定慣導系統變成一個漸進穩定的系統。水平阻尼可以使慣導系統中的舒拉周期振蕩分量衰減下來，但同時又破壞了回路的無加速度干擾條件，當載體有加速度時，會使慣導系統出現姿態誤差，從而引起系統其它誤差。所以傳統的長航時慣導系統一般使用慣導工作狀態切換的方法，即當載體以恒定速度、航向航行時，使慣導工作在阻尼狀態，而當載體機動航行時，將慣導切換到無阻尼狀態。這種狀態切換的過程中會產生超調，影響系統精度。傳統平臺式慣導系統不能很好的解決這一問題，而捷聯慣導系統利用一個數學上投影平臺取代了物理上的穩定平臺，這一改變為從改進解算方法的角度來進行阻尼創造了可能。

綜上所述，現有技術存在的問題是：傳統的長航時慣導系統一般使用慣導工作狀態切換的方法，即當載體以恒定速度、航向航行時，使慣導工作在阻尼狀態，而當載體機動航行時，將慣導切換到無阻尼狀態。這種狀態切換的過程中會產生超調，影響系統精度。

解決以上問題及缺陷的難度為：傳統慣導系統阻尼切換過程中產生的超調，是由控制理論的自身機理產生，沒有辦法去消除。

解決以上問題及缺陷的意義為：因為傳統的阻尼切換過程中，產生超調的時間比較長，在此期間不能提供精確的導航信息，在使用中會產生較大的影響。消除在阻尼切換時產生的超調，可以有效的提高導航信息的精度。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種光纖陀螺捷聯慣導阻尼方法、系統、載體機、終端及應用。

本發明是這樣實現的，一種新型光纖陀螺捷聯慣導阻尼方法包括以下步驟：

步驟一，慣導系統包含“無阻尼回路”和“阻尼狀態切換回路”加速度計和陀螺儀的輸出信號同時傳遞給兩個回路。兩個回路同時、獨立進行解算；

步驟二，當載體機動時，慣導輸出無阻尼回路解算所得的導航參數；當載體由機動狀態轉換到靜止或勻速運動狀態時，阻尼回路中加入阻尼網絡，輸出有阻尼回路解算所得的存在超調量的導航參數；

步驟三，將超調誤差存在的時間段稱為超調期，其長度約為0.5-0.8個舒拉周期。為避免慣導系統輸出的導航參數超調誤差過大，在超調期內，仍以無阻尼回路解算出的導航參數作為慣導輸出；

步驟四，待系統狀態切換超調期結束后，將慣導的輸出端切換到阻尼回路，輸出阻尼回路解算出的導航參數；由此，超調部分的數據被濾去，只輸出無阻尼狀態和無超調的阻尼狀態的導航參數值。

進一步，無阻尼狀態下，網路1和網絡2的導航參數輸出表達為：