專利名稱：一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種測量方法，尤其涉及的是一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法。
(二)
背景技術(shù)：
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，它不需要任何人為的外部信息，只要給定導(dǎo)航的初始條件(初始速度、位置等)，便可根據(jù)系統(tǒng)中的慣性器件測量的比力和角速度，通過計算機實時地算出各種導(dǎo)航參數(shù)。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)是將陀螺儀、加速度計等慣性元件固連在載體上，根據(jù)牛頓力學(xué)定律，通過對這些慣性元件采集的信息進行處理，得到載體的姿態(tài)、速度、位置、加速度、角速度和角加速度等全導(dǎo)航信息的完全自主導(dǎo)航設(shè)備。由于其具有重量輕、可靠性高、便于維護、全天候和完全自主等優(yōu)點得到越來越廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)SINS的基本原理，SINS在進入導(dǎo)航狀態(tài)前需要獲得初始信息，包括初始位置、速度和姿態(tài)。其中初始姿態(tài)的精度就是SINS進入導(dǎo)航狀態(tài)時的初始對準(zhǔn)精度，因此在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進入導(dǎo)航狀態(tài)前必須首先完成初始姿態(tài)的確定。由于"平臺"是測量比力的基準(zhǔn)，因此"平臺"的初始對準(zhǔn)就非常重要；在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中捷聯(lián)矩陣起到數(shù)學(xué)平臺的作用。因此初始對準(zhǔn)的關(guān)鍵性問題就是在較短的時間內(nèi)以一定的精度求得初始捷聯(lián)矩陣的初始值。
初始對準(zhǔn)可以是不依賴外部的自主式的，也可以是依賴某些外部設(shè)備的受控式的，有時也可采用自主式和受控式相結(jié)合的方法。根據(jù)不同基座的運動狀態(tài)，初始對準(zhǔn)又可以分為靜基座對準(zhǔn)和動基座對準(zhǔn)。動基座對準(zhǔn)是指在載體機動或存在外界擾動的條件下，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)完成初始對準(zhǔn)。動基座對準(zhǔn)常常需要外部信息，對系統(tǒng)的狀態(tài)變量進行估計，并在濾波穩(wěn)定后進行姿態(tài)修正。
初始對準(zhǔn)的要求一般包括精度和快速性兩方面。為了滿足高精度的要求，希望慣性敏感器具有盡可能高的精度和穩(wěn)定性，并希望系統(tǒng)能對外界干擾不敏感，即系統(tǒng)的魯棒性要好；為了提高精度，還希望初始對準(zhǔn)時能對陀螺漂移、加速度計零位誤差以及它們的標(biāo)度系數(shù)進行測定和補償。顯然上述措施的實現(xiàn)需要容量
6大、速度快的計算機給以保證，很明顯，精度和快速性這兩方面的要求是相互矛盾的，因此要合理地進行控制系統(tǒng)設(shè)計，盡可能兼顧這兩方面的要求，以期求得滿意結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以有效地隔離外界的干擾，在較短的時間內(nèi)達到較好的對準(zhǔn)精度的一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法，利用IIR數(shù)字低通濾波器及加權(quán)求平均濾波算法對基座慣性坐標(biāo)系下的角速度和加速度信息進行處理，利用濾波后得到的地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度信息，與其在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系計算姿態(tài)矩陣，實現(xiàn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)，其具體步驟如下
(1) 通過GPS確定載體的初始位置參數(shù)，將它們裝訂至導(dǎo)航計算機中；
(2) 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進行預(yù)熱準(zhǔn)備，采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的
數(shù)據(jù)；
(3) 對采集到的光纖陀螺儀和石英加速度計的數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到基座慣性坐標(biāo)系下；
(4) 根據(jù)陀螺儀和加速度計的頻率特性輸出設(shè)計低通數(shù)字濾波器，將基座慣性系下的擾動角速度和擾動加速度濾除；
(5) 將低通濾波處理后的角速度信息利用加權(quán)求平均濾波算法進行修正，濾除小幅度紋波；
(6) 根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)。
本發(fā)明還可以包括
1、所述的將光纖陀螺儀和石英加速度計的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到基座慣性坐標(biāo)系具體包括如下步驟
7^為基座慣性坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)陀螺儀的輸出，利用四元數(shù)法對矩陣71'"'進行實時更新，為下一周期的運算提供參數(shù)；
搖擺狀態(tài)下的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，陀螺儀輸出中包含周期變化的地球自轉(zhuǎn)角速度w,t、載體線運動引起的角速度wi、搖擺引起的角速度^4和陀螺儀常值漂移e，即<formula>formula see original document page 8</formula>
陀螺儀輸出在基座慣性系中表示為
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，W,^為常值，系泊狀態(tài)下《1 為零，此時提取基座慣性系下地球自轉(zhuǎn)角速度的主要干擾項為《S ;
由于載體的搖擺，加速度計輸出中包含重力加速度g6、搖擺引起的干擾加速度S^和加速度計零位誤差V，艮卩<formula>formula see original document page 8</formula>由于慣性器件偏差及蕩運動的影響導(dǎo)致加速度計的輸出在基座慣性系下的投影中存在干擾加速度信息^^。，加速度計的輸出轉(zhuǎn)換到基座慣性系中表示為
<formula>formula see original document page 8</formula>
2、 所述的設(shè)計濾除陀螺信號和加速度計信號濾波器的過渡帶分別為
、
，采取低通濾波技術(shù)對慣性系下的陀螺儀
信息fi^和加速度信息/"進行處理，濾除載體由于搖擺及蕩運動產(chǎn)生的干擾角速度和加速度，得到相對純凈地球自轉(zhuǎn)角速度《。和重力加速度g"。。
3、 所述的加權(quán)求平均濾波算法為已知等距采樣點;c。〈^^.《;Vi〈…上
的觀測數(shù)據(jù)為^， A，…，y^， p,表示y,的平滑值，取加權(quán)系數(shù)為l，取低通
濾波后的400秒到600秒數(shù)據(jù)做一次平滑，貝lj:<formula>formula see original document page 8</formula>4、 所述的根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)
的初始對準(zhǔn)的方法為
利用地球自轉(zhuǎn)角速度^w和重力加速度g在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影，與它們在
基座慣性坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來計算姿態(tài)矩陣7T ，'60
((g"x《)xg"f
((g'40 X《0)Xg'"')7'
獲得的7;;;,代入7;" =7;,"."*° ，計算出7T完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明打破了在艦船系泊狀態(tài)下，由于搖擺和蕩運動的干擾導(dǎo)致傳統(tǒng)導(dǎo)航系下解析法無法適用這一問題，利用慣性系對準(zhǔn)適用于解決載體動態(tài)環(huán)境下的對準(zhǔn)問題這一特性，提出了在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中采用解析慣性系對準(zhǔn)的方法。由于采用了低通濾波處理基座慣性系下的角速度和加速度信息，因此可以有效地隔離外界的干擾，在較短的時間內(nèi)達到較好的對準(zhǔn)精
對本發(fā)明有益的效果說明如下在Matlab仿真條件下，對該方法進行仿真實驗
載體作三軸搖擺運動。載體以正弦規(guī)律繞縱搖軸、橫搖軸和航向軸搖擺，其數(shù)學(xué)模型為
,=^msin( ,+《)+ A:其中6>、 /、 y分別表示縱搖角、橫搖角和航向角的搖擺角度變量；6>w、
&、 ^^分別表示相應(yīng)的搖擺角度幅值；％、 ffl,、 ^v分別表示相應(yīng)的搖擺角頻
率；A、 A、《分別表示相應(yīng)的初始相位；w,=2;r/7;， i = S、 y、 ， 7;表示
相應(yīng)的搖擺周期，/t為初始航向角。仿真時取^=6°， &=12°， [=10°， 7^=8s，
7;-ios， r,6s， /t=o°。
載體的橫蕩、縱蕩和垂蕩引起的線速度為-
、■ =43 S(f d.)
乂Q
式中，z、x,y,2為地理坐標(biāo)系的東向、北向、天向。=0,02w ， =0.03w，= 0.3m ; = 7s ， 、 =， 7^ = 8s ; 為
上服從均勻分布的隨機相位。
載體初始位置北緯45.7796°，東經(jīng)126.6705。； 初始姿態(tài)誤差角三個初始姿態(tài)誤差角均為零； 赤道半徑《=6378393.0w ;
橢球度e = 3.367e-3;
由萬有引力可得的地球表面重力加速度g。 =9.78049; 地球自轉(zhuǎn)角速度(弧度/秒)7.2921158e-5;
陀螺儀常值漂移0.01度/小時； 陀螺儀隨機游走0.001度/V^F1 ; 加速度計零偏10—4gQ; 加速度計噪聲10—6g。；
常數(shù)；r = 3.1415926;
利用本發(fā)明所述的方法得到系泊狀態(tài)下載體失準(zhǔn)角曲線，分別如圖9、圖10、 圖11所示。結(jié)果表明有搖擺干擾條件下，采用本發(fā)明方法可以獲得較高的粗對 準(zhǔn)精度。


圖l為本發(fā)明的一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法 流程圖2為本發(fā)明的基座慣性系地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度獲取流程； 圖3為本發(fā)明的不同階段x軸方向上的角速度信息；
圖4為本發(fā)明的不同階段y軸方向上的角速度信息；
圖5為本發(fā)明的不同階段z軸方向上的角速度信息； 圖6為本發(fā)明的不同階段x軸方向上的加速度信息；
圖7為本發(fā)明的不同階段y軸方向上的加速度信息； 圖8為本發(fā)明的不同階段z軸方向上的加速度信息； 圖9為本發(fā)明的東向水平失準(zhǔn)角； 圖IO為本發(fā)明的北向水平失準(zhǔn)角；
10圖11為本發(fā)明的天向方位失準(zhǔn)角； 具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細地描述
(1) 通過GPS確定載體的初始位置參數(shù)，將它們裝訂至導(dǎo)航計算機中；
(2) 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進行預(yù)熱準(zhǔn)備，采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的
數(shù)據(jù)；
(3) 對采集到的光纖陀螺儀和石英加速度計的數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到 基座慣性坐標(biāo)系下；
為基座慣性坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)陀螺儀的輸出，
利用四元數(shù)法對矩陣r，進行實時更新，為下一周期的運算提供參數(shù)。
搖擺狀態(tài)下的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，陀螺儀輸出中包含周期變化的地球自轉(zhuǎn)角速度 《、載體線運動引起的角速度cyi、搖擺引起的角速度《 \和陀螺儀常值漂移^ 。
<formula>formula see original document page 11</formula>(1)
陀螺儀輸出在基座慣性系中表示為
<formula>formula see original document page 11</formula>(2)
其中，w，為常值，系泊狀態(tài)下w:。為零，此時提取基座慣性系下地球自轉(zhuǎn) 角速度的主要干擾項為6^。
由于載體的搖擺，同樣可以得到加速度計輸出中包含重力加速度？、搖擺
引起的干擾加速度^/和加速度計零位誤差v 。
<formula>formula see original document page 11</formula> (3)
理論上講，由于陀螺儀與加速度計固連在同一框架內(nèi)，忽略其桿臂影響具有 良好的同步性。因此加速度計的輸出經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至基座慣性系時，可以有效地 分離搖擺引起的干擾加速度，得到純凈的重力加速度信息。在實際系統(tǒng)中，由于 慣性器件偏差及蕩運動的影響導(dǎo)致加速度計的輸出在基座慣性系下的投影中存
在干擾加速度信息^^° 。因此加速度計的輸出轉(zhuǎn)換到基座慣性系中表示為-
<formula>formula see original document page 11</formula> (4)(4) 根據(jù)陀螺儀和加速度計的頻率特性輸出設(shè)計合理的低通數(shù)字濾波器， 將基座慣性系下的擾動角速度和擾動加速度濾除。
處于系泊狀態(tài)下的艦船在風(fēng)浪作用下產(chǎn)生搖擺和蕩運動，其產(chǎn)生的干擾加速 度在慣性系上的分量主要頻率均在1/15Hz以上。慣性系內(nèi)重力投影變化周期與 地球自轉(zhuǎn)和載體機動航行速度有關(guān)。由于地球自轉(zhuǎn)周期是24小時，載體處于系 泊狀態(tài)時只存在地球自轉(zhuǎn)角速度，因此在慣性坐標(biāo)系內(nèi)就能"觀察"到由于地球 旋轉(zhuǎn)引起的重力視加速度的繞圓錐面緩慢漂移，所以地球自轉(zhuǎn)將使重力投影以周 期24小時變化。這樣的變化頻率遠低于1/15Hz;地球自轉(zhuǎn)角速度在基座慣性系 的變化頻率為0Hz,因此遠小于任何擾動角速度頻率。
設(shè)計兩個不同頻率的低通濾波器，綜合考慮低通特性、延時大小等因素，設(shè) 定濾除陀螺信號和加速度計信號濾波器的過渡帶分別為
、
。
利用地球自轉(zhuǎn)角速度在基座慣性系下為常值和重力加速度信息在基座慣性 系呈現(xiàn)出慢圓錐變化這一特性，采取低通濾波技術(shù)對慣性系下的陀螺儀信息c^'
和加速度信息/'"'進行處理，濾除載體由于搖擺及蕩運動產(chǎn)生的干擾角速度和加
速度，得到相對純凈地球自轉(zhuǎn)角速度《"和重力加速度g""，其獲取流程如附圖2。
(5) 將低通濾波處理后的角速度信息利用加權(quán)求平均濾波算法進行修正， 濾除小幅度紋波；
經(jīng)過IIR低通濾波處理后得到的地球自轉(zhuǎn)角速度信息，三個方向上的角速度
數(shù)量級均在10—3以下，即使低通濾波器的通帶衰減取值很小，也會產(chǎn)生小量的紋 波。這樣的信號不利于解析法對準(zhǔn)，因此采用加權(quán)求平均濾波算法對低通濾波后 的角速度信息進行再次消噪處理。這種方法是最簡單的一種信號處理方式，算法 公式如下設(shè)已知等距采樣點^<^<...<^—,〈…上的觀測數(shù)據(jù)為；v >v…，
3V,， X表示y,的平滑值。取加權(quán)系數(shù)為l，取低通濾波后的400秒到600秒數(shù)
據(jù)做一次平滑，則有
jr = +少,-"+i + ' +少o + X +... + ;^,+ _2 + , (5)
(6) 根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)；
利用地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度g在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影，與它們在
基座慣性坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來計算姿態(tài)矩陣r<formula>formula see original document page 13</formula>
獲得的r代入下式，計算出捷聯(lián)矩陣7;"完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)c
<formula>formula see original document page 13</formula>
(7)
權(quán)利要求
1、一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)通過GPS確定載體的初始位置參數(shù)，將它們裝訂至導(dǎo)航計算機中；(2)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進行預(yù)熱準(zhǔn)備，采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的數(shù)據(jù)；(3)對采集到的光纖陀螺儀和石英加速度計的數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到基座慣性坐標(biāo)系下；(4)根據(jù)陀螺儀和加速度計的頻率特性輸出設(shè)計低通數(shù)字濾波器，將基座慣性系下的擾動角速度和擾動加速度濾除；(5)將低通濾波處理后的角速度信息利用加權(quán)求平均濾波算法進行修正，濾除小幅度紋波；(6)根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn) 方法，其特征在于所述的將光纖陀螺儀和石英加速度計的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到基座慣性坐 標(biāo)系具體包括如下步驟r，為基座慣性坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)陀螺儀的輸出，利用四元數(shù)法對矩陣r，進行實時更新，為下一周期的運算提供參數(shù)；搖擺狀態(tài)下的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，陀螺儀輸出中包含周期變化的地球自轉(zhuǎn)角速度 ^、載體線運動引起的角速度《、搖擺引起的角速度t^和陀螺儀常值漂移S， 即《=《+《+《+^ 陀螺儀輸出在基座慣性系中表示為-< =r ， +《》 +《+r> 其中，《于為常值，系泊狀態(tài)下《:;。為零，此時提取基座慣性系下地球自轉(zhuǎn)角速度的主要干擾項為6^;由于載體的搖擺，加速度計輸出中包含重力加速度gV搖擺引起的干擾加 速度和加速度計零位誤差V ，艮P:由于慣性器件偏差及蕩運動的影響導(dǎo)致加速度計的輸出在基座慣性系下的 投影中存在干擾加速度信息5a"，加速度計的輸出轉(zhuǎn)換到基座慣性系中表示為<formula>formula see original document page 3</formula>
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的設(shè)計濾除陀螺信號和加速度計信號濾波器的過渡帶分別為
、
，采取低通濾波技術(shù)對慣性系下的 陀螺儀信息《，和加速度信息/'"進行處理，濾除載體由于搖擺及蕩運動產(chǎn)生的干擾角速度和加速度，得到相對純凈地球自轉(zhuǎn)角速度w,':"和重力加速度g'"。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊 對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的加權(quán)求平均濾波算法為已知等距采樣點.上的觀測數(shù)據(jù)為Y。， _y，…'>' —'歹,表示y,的平滑值'取加權(quán)系數(shù)為l，取低通濾波后的400秒到600秒數(shù)據(jù)做一次平滑，貝U:<formula>formula see original document page 3</formula>
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的加權(quán)求平均濾波算法為已知等距采樣點x。〈x^…〈;v^…上的觀測數(shù)據(jù)為y。， h，…，J7,表示y,的平滑值，取加權(quán)系數(shù)為1 ，取低通濾波后的400秒到600秒數(shù)據(jù)做一次平滑，貝「 y = L + "+i +…+ h + X +…+ y州一2 + 乂+"一i u
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊 對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)的方法為利用地球自轉(zhuǎn)角速度t^和重力加速度g在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影，與它們在基座慣性坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來計算姿態(tài)矩陣7T ;(g")7. ((g"x《)xg"f(g'"' x《)r ((g'"' x《')xg")7.獲得的7;"',代入7;" =t;"7 ''，計算出7;"完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn),
7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)的方法為利用地球自轉(zhuǎn)角速度ww和重力加速度g在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影，與它們在基座慣性坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來計算姿態(tài)矩陣7;";7;"=((g"x《)xg"f(g'*。 x《f x《')x g'k )r獲得的 ;"(,代入7;" = :c^'，計算出？；完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)c
8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn) 方法，其特征在于所述的根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)的方法為利用地球自轉(zhuǎn)角速度6^和重力加速度g在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影，與它們在基座慣性坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來計算姿態(tài)矩陣7;"o;7;"=獲得的7;"。代入7r =《7;"，計算出7;"完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)。
9、根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法，其特征在于所述的根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度構(gòu)建捷聯(lián)矩陣，完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)的方法為利用地球自轉(zhuǎn)角速度^^和重力加速度g在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影，與它們在基座慣性坐標(biāo)系上的投影之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系來計算姿態(tài)矩陣7;::;7;"='AO((g"x《)xg"f((g'")x《")xg"of獲得的7;"。代入7r =7;"/^ ，計算出7;"完成慣導(dǎo)系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)-
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于數(shù)字低通濾波的船用光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)系泊對準(zhǔn)方法。通過GPS確定載體的初始位置參數(shù)；采集光纖陀螺儀輸出和加速度計輸出的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理；將光纖陀螺儀和加速度計輸出轉(zhuǎn)換到基座慣性坐標(biāo)系下；根據(jù)基座慣性系下陀螺儀和加速度計輸出的頻率特性設(shè)計合理的低通數(shù)字濾波器，將基座慣性系下的擾動角速度和擾動加速度濾除；將低通濾波處理后的角速度信息利用加權(quán)求平均濾波算法進行修正，濾除小幅度紋波；利用濾波后的角速度和加速度信息與地球自轉(zhuǎn)角速度和重力加速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系上的投影建立矩陣，完成系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)。在載體處于系泊狀態(tài)下，采用本發(fā)明可以在較短的時間內(nèi)獲得較高的對準(zhǔn)精度。
文檔編號G01C21/10GK101672649SQ20091007307
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者偉 孫, 楓 孫, 孫巧英, 李國強, 薛媛媛, 袁俊佳 申請人:哈爾濱工程大學(xué)