[發(fā)明專利]一種基于低頻逆向?yàn)V波的慣導(dǎo)快速對(duì)準(zhǔn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310247417.7
• 申請(qǐng)日: 2023-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN116499493A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯斌;龐松;趙帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇七研究所
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發(fā)明涉及一種基于低頻逆向?yàn)V波的慣導(dǎo)快速對(duì)準(zhǔn)方法，構(gòu)建了基于低頻逆向?yàn)V波來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)載振動(dòng)環(huán)境下的捷聯(lián)慣導(dǎo)快速對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)設(shè)計(jì)低頻數(shù)據(jù)壓縮方法，在正向粗對(duì)準(zhǔn)過(guò)稱中將短時(shí)間內(nèi)的高頻數(shù)據(jù)壓縮成1Hz數(shù)據(jù)，占用空間3KB，然后粗對(duì)準(zhǔn)完成后，提取存儲(chǔ)的1Hz數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)還原，同時(shí)基于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)在短時(shí)間進(jìn)行低頻的(1Hz)正向、逆向無(wú)阻尼解算和正向和逆向?yàn)V波，借助復(fù)用數(shù)據(jù)來(lái)間接“延長(zhǎng)”對(duì)準(zhǔn)時(shí)間，解決了由于振動(dòng)環(huán)境導(dǎo)致濾波器難以在短時(shí)間內(nèi)收斂的問題，同時(shí)由于低頻回溯過(guò)程需要的運(yùn)算資源和存儲(chǔ)空間很小，可以在不改變現(xiàn)有的硬件水平縮短對(duì)準(zhǔn)時(shí)間和提高對(duì)準(zhǔn)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)快速初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于低頻逆向?yàn)V波的慣導(dǎo)快速對(duì)準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

在車載、機(jī)載軍事裝備在投入使用前，其搭載的導(dǎo)航系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)之前需要進(jìn)行初始準(zhǔn)備過(guò)程，包括初始化姿態(tài)角，速度、位置信息，初始對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。對(duì)于傳統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)一般包括粗對(duì)準(zhǔn)和精對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)過(guò)程，對(duì)準(zhǔn)時(shí)間一般不少于5min，且對(duì)準(zhǔn)精度與對(duì)準(zhǔn)環(huán)境和慣導(dǎo)系統(tǒng)裝備的慣性元件如加速度計(jì)和陀螺的精度和噪聲水平有直接關(guān)系，為了達(dá)到對(duì)準(zhǔn)精度和時(shí)間的要求，對(duì)準(zhǔn)需要在靜基座下進(jìn)行，如果存在擾動(dòng)和慣性元件噪聲增大，會(huì)導(dǎo)致對(duì)準(zhǔn)精度降低甚至對(duì)準(zhǔn)失敗。

為了實(shí)現(xiàn)短時(shí)間快速對(duì)準(zhǔn)功能，許多文獻(xiàn)采用了逆向?qū)Ш降乃惴ǎ瑢T性元件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)復(fù)用，由于存儲(chǔ)慣性元件頻率一般100Hz～1kHz，占用存儲(chǔ)空間較大，同時(shí)在逆向?qū)Ш酵瑫r(shí)需要進(jìn)行正常導(dǎo)航計(jì)算過(guò)程，對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)處理能力提出了較高的要求，為此有的文獻(xiàn)采用了1Hz存儲(chǔ)然后回溯導(dǎo)航濾波方案，但只是通過(guò)節(jié)省了粗對(duì)準(zhǔn)時(shí)間來(lái)有限的延長(zhǎng)精對(duì)準(zhǔn)濾波器時(shí)間，在粗對(duì)準(zhǔn)結(jié)果較差或總對(duì)準(zhǔn)時(shí)間較少(小于或等于3min)情況下，未能充分發(fā)揮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)復(fù)用的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于低頻逆向?yàn)V波的慣導(dǎo)快速對(duì)準(zhǔn)方法，通過(guò)低頻存儲(chǔ)結(jié)合低頻導(dǎo)航解算和正向逆向?yàn)V波器的快速初始對(duì)準(zhǔn)算法，能將對(duì)準(zhǔn)算法中精對(duì)準(zhǔn)時(shí)間有效延長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)快速對(duì)準(zhǔn)算法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于低頻逆向?yàn)V波的慣導(dǎo)快速對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

步驟1、t0時(shí)刻設(shè)備通電，啟動(dòng)正向粗對(duì)準(zhǔn)過(guò)程，正向粗對(duì)準(zhǔn)以200Hz陀螺和加速度計(jì)采樣頻率計(jì)算t0時(shí)刻的慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始姿態(tài)矩陣

步驟2、在步驟1進(jìn)行的同時(shí)，對(duì)陀螺和加速度計(jì)200Hz的信息進(jìn)行壓縮處理，并存儲(chǔ)到導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)空間內(nèi)，存儲(chǔ)速率為7float/s；

步驟3、在對(duì)準(zhǔn)第180s時(shí)，鎖存步驟1中t0時(shí)刻的始姿態(tài)矩陣同時(shí)讀取步驟2存儲(chǔ)的壓縮數(shù)據(jù)并進(jìn)行還原，然后啟動(dòng)回溯正向和逆向無(wú)阻尼慣導(dǎo)解算；

步驟4、在步驟3啟動(dòng)回溯正向和逆向無(wú)阻尼慣導(dǎo)解算的同時(shí)，啟動(dòng)回溯卡爾曼濾波器，對(duì)步驟1計(jì)算得到的進(jìn)行誤差估計(jì)；

步驟5、在完成回溯濾波后，對(duì)估計(jì)的誤差進(jìn)行修正，并利用步驟1存儲(chǔ)t＝181s～184s的數(shù)據(jù)進(jìn)行正向?qū)Ш阶匪荩瓿烧麄€(gè)初始對(duì)準(zhǔn)過(guò)程。

而且，所述步驟1的具體方法為：以慣性坐標(biāo)系作為參考基準(zhǔn)，初始固定兩個(gè)慣性坐標(biāo)系，之后更新載體相對(duì)慣性坐標(biāo)系的角運(yùn)動(dòng)四元數(shù)，并利用重力和載體線運(yùn)動(dòng)在兩個(gè)慣性坐標(biāo)系間的變換關(guān)系求取兩個(gè)凝固慣性坐標(biāo)系的變換陣，進(jìn)而得到

而且，所述的具體計(jì)算方法為：

使用姿態(tài)更新算法計(jì)算