專利名稱：一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法
技術領域：
本發(fā)明屬于捷聯(lián)慣性導航技術領域，涉及初始對準，為一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法。
背景技術：
捷聯(lián)慣性導航，簡稱捷聯(lián)慣導，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的一個重要的問題是初始對準。在盡可能短的時間內達到最高的對準精度，是捷聯(lián)慣導初始對準技術所追求的目標。捷聯(lián)慣導的初始對準就是確定初始時刻的姿態(tài)矩陣。初始對準有精度和快速性兩個方面的要求。為了滿足高精度要求，希望慣性傳感器具有盡可能高的精度和穩(wěn)定性，并希望系統(tǒng)對外界擾動不敏感。為提高系統(tǒng)的精度，還希望初始對準時能對陀螺漂移、加速度計零偏以及它們的標度系數(shù)進行標定和補償。顯然，精度和快速性這兩方面的要求是互相矛盾的，因此需要合理地進行系統(tǒng)設計，盡可能兼顧這兩方面的要求，以期求得滿意的效果。利用羅經效應進行自主對準的過程一般分為粗對準和精對準兩步進行。粗對準要求盡快將數(shù)學平臺調整到某一個精度范圍內，主要指標是較短的對準時間；精對準在粗對準的基礎上進行，一般先調水平，然后再進行方位精對準，主要指標是對準精度。精對準結束時的精度就是慣導系統(tǒng)進入導航工作模式時的初始精度。本發(fā)明針對傳統(tǒng)的自對準方法中出現(xiàn)的對準過程中抖動、對準時間較長以及抗干擾能力不高等問題，本發(fā)明將精對準過程分為了三個階段，每個階段選用不同的調整時間和衰減系數(shù)以根據(jù)對準不同階段的特性設計最佳的參數(shù)已達到快速、抗干擾的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是針對傳統(tǒng)的自對準方法中出現(xiàn)的對準過程抖動、對準時間較長以及抗干擾能力差等問題，提供一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法，特別適用于捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)完成無源自主快速對準過程。本發(fā)明的技術解決方案為一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法， 分為粗對準和精對準兩步，首先利用解析法完成粗對準過程，然后進行水平精對準和方位精對準，基于精對準參數(shù)計算加速度修正量和角速度修正量，對輸入捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的加速度信息和角速度信息進行修正，利用修正后的信息進行四元數(shù)解算得到初始姿態(tài)角， 完成精對準過程，包括以下步驟1)對準前首先確定自對準的精對準參數(shù)，包括各階段阻尼比ξ、衰減系數(shù)σ、調整時間ts、對準時間Ti以及由所述參數(shù)計算出的各階段其他阻尼參數(shù)；精對準分段進行，按照選用對準參數(shù)的不同設計水平精對準為一個階段，方位精對準為三個階段，具體如下水平精對準階段對準時間為T1 = IOOs
方位精對準第一階段對準時間T2 = 300s
權利要求
1. 一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法，其特征是分為粗對準和精對準兩步，首先利用解析法完成粗對準過程，然后進行水平精對準和方位精對準，基于精對準參數(shù)計算加速度修正量和角速度修正量，對輸入捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的加速度信息和角速度信息進行修正，利用修正后的信息進行四元數(shù)解算得到初始姿態(tài)角，完成精對準過程，包括以下步驟1)對準前首先確定自對準的精對準參數(shù)，包括各階段阻尼比ξ、衰減系數(shù)σ、調整時間ts、對準時間Ti以及由所述參數(shù)計算出的各階段其他阻尼參數(shù)；精對準分段進行，按照選用對準參數(shù)的不同設計水平精對準為一個階段，方位精對準為三個階段，具體如下水平精對準階段對準時間為T1 = IOOs
2.根據(jù)權利要求1所述的一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法，其特征是所述的解析法粗對準為當?shù)鼐暥萀為已知量，導航坐標系采用東北天坐標系，則重力加速度g和地球自轉角速度在導航系統(tǒng)中的分量都是確定已知的，表示為 gn =
T ω = [0 QcosI QsinLf其中，gn表示重力加速度在導航坐標系下的投影，<表示地球自轉角速度在導航坐標系下的投影，Ω為地球自轉角速率，g為重力加速度的幅值；解析粗對準利用已知的gn，約〗和捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)傳感器的測量值來估計粗對準初始姿態(tài)矩陣Q；。)’對傳感器測量值取平均以提高對準精度，用ab和qt分別表示加速度計和陀螺儀的測量平均值；解析法粗對準方法采用以下兩種方法的一種(a)利用三個互相正交的向量g，gX 和(gX coie) Xg以及三個互相正交的向量ab， ab X ωb 和(ab X ωb) X ab 計算C '；(0)
3.根據(jù)權利要求1所述的一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法，其特 ,·步驟3)中所述的加速度修正量/c"=(店fSy fc"z)T和角速度修正量^y @zf，計算如下 水平精對準時修正量計算公式
全文摘要
一種快速、參數(shù)分段式捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)自對準方法，利用解析法完成粗對準過程，接著進行水平精對準和方位精對準，方位精對準分為三個階段，每個階段根據(jù)該階段的特性選用不同的調整時間和衰減系數(shù)來確定對準參數(shù)，基于對準參數(shù)計算加速度修正量和角速度修正量，對輸入的加速度信息和角速度信息進行修正，利用修正后的信息進行四元數(shù)解算得到初始姿態(tài)角，完成精對準過程。本發(fā)明通過采集陀螺儀和加速度計數(shù)據(jù)利用解析法和羅經法完成初始對準，無需利用其他傳感器信息，保證初始對準的安全性和保密性；本發(fā)明針對不同階段的對準特性選用最佳的調整時間和衰減系數(shù)，從而計算其他的對準參數(shù)，提高對準曲線的快速收斂性以及抗干擾性能。
文檔編號G01C25/00GK102538821SQ20111042565
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權日2011年12月17日
發(fā)明者劉錫祥, 張濤, 徐曉蘇, 李佩娟, 王立輝 申請人:東南大學