一種捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中確定多普勒計程儀測速誤差的方法技術方案

本發(fā)明專利技術提供了一種捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中確定多普勒計程儀測速誤差的方法。該方法通過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數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理進行初始對準，確定初始捷聯(lián)矩陣；然后采集慣性組件測量的載體的角運動和線運動信息，分別采用羅經(jīng)法和慣導法進行導航解算，其中羅經(jīng)法解算中引入DVL測量的載體運動速度信息；將兩方法解算得到的兩組姿態(tài)信息做差，進行轉(zhuǎn)換得到兩組解算姿態(tài)的方位失準角差值；最后將方位失準角差值換算得到DVL測速誤差。本發(fā)明專利技術方法能夠在載體航行過程中估算DVL測速誤差，將結果補償給DVL后，提高DVL測速精度，且方法簡單，易操作。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的導航解算
，具體是一種基于捷聯(lián)慣導系統(tǒng)雙解算程序的多普勒計程儀(DVL)測速誤差的確定方法。
技術介紹
捷聯(lián)慣導系統(tǒng)SINS是一種能夠連續(xù)輸出載體速度、位置和姿態(tài)信息的全自主導航系統(tǒng)，它將慣性組件(陀螺儀和加速度計)直接安固連在載體上，通過測量載體運動的線速度和角速度信息，經(jīng)導航解算后得到導航信息。由于其具有隱蔽性好、不受天氣氣候條件限制、體積小、重量輕、成本低、易維護等優(yōu)點，被廣泛應用于航空、航天、航海等領域。但是，根據(jù)SINS基本原理可知，由于慣性組件輸出誤差、初始對準失準角等干擾因素導致系統(tǒng)各導航誤差振蕩、發(fā)散是制約捷聯(lián)慣導系統(tǒng)適用性的重要因素之一。為了抑制導航誤差，各種導航技術穿插在導航解算中例如，為了消除舒勒、地球周期振蕩誤差，系統(tǒng)解算過程中引入阻尼技術，該技術作為一種修正方法，通過系統(tǒng)自身解算速度與多普勒計程儀(DVL)測速做差得到速度誤差，再經(jīng)過阻尼網(wǎng)絡后消除振蕩誤差，以此提高慣導系統(tǒng)的長時間導航能力；例如，動基座對準技術，該技術通過載體航行過程中，以系統(tǒng)解算速度與DVL測速做差作為Kalman濾波的觀測量，將估算失準角補償后提高捷聯(lián)矩陣精度，進而降低失準角對導航影響。以上提及各項導航技術的共同點是都采用了 DVL提供的速度信息作為速度基準。但在實際工程應用中，DVL提供速度不會絕對準確，必然存在誤差，導致DVL速度誤差被引入到導航解算中，最終影響系統(tǒng)導航精度。如何有效的估算DVL測速誤差是增強各類導航技術適用性、提高導航精度是一項非常重要的課題。傳統(tǒng)的導航解算方法有羅經(jīng)法解算和慣導法解算基于羅經(jīng)原理的羅經(jīng)法導航解算是利用慣性器件測量值解算載體姿態(tài)信息，不進行速度和位置計算。因此，在載體航行過程中，需要DVL提供速度信息以更新羅經(jīng)參數(shù)。該解算方法中，DVL測速誤差對解算姿態(tài)影響等效于陀螺漂移，影響其穩(wěn)態(tài)誤差；不同于羅經(jīng)法解算，慣導法導航解算速度、位置信息，因此慣導法解算姿態(tài)的穩(wěn)態(tài)誤差中不包含DVL測速誤差影響。《中國慣性技術學報》1999年第7卷第2期中由黃一河等人撰寫的《周期性阻尼信號對外全阻尼慣導系統(tǒng)位置誤差影響研究(海流修正)》，該文章研究了外全阻尼慣導系統(tǒng)的阻尼理論問題，即外測速度包含周期性誤差對慣導系統(tǒng)誤差影響的規(guī)律、特點；《大連海運學報》1985年第11卷第4期中由任茂東撰寫的《多普勒計程儀某些誤差的分析》，該文章利用數(shù)學解析法分析了雙波束多普勒計程儀的某些誤差，即聲速誤差、信號起伏誤差、換能器安裝誤差以及波束發(fā)射角變化引起的誤差等。《現(xiàn)代雷達》1999年第16卷第4期由孫元鴻撰寫的《適應消除多普勒導航測速誤差》，該文章主要研究海上多普勒導航測速回波頻譜偏移畸變的特征參數(shù)、非參量實時處理頻譜畸變和恢復高斯譜的原理，以及信號起伏和信噪比對修正的影響及實時處理的準則。以上文獻都分析了 DVL誤差的影響，說明確定DVL誤差具有必要性，但現(xiàn)有技術都沒有給出如何估算DVL測速誤差的方法。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種當載體處于航行狀態(tài)下，基于捷聯(lián)慣導系統(tǒng)雙解算程序的DVL測速誤差估算方法。為了得到DVL測速誤差，本專利技術利用一組慣性組件測量值同時進行兩種解算方法解算，將兩組解算姿態(tài)進一步計算估算DVL測速誤差，具體本專利技術提供的，包括如下步驟:步驟1:利用全球定位GPS系統(tǒng)提供載體位置信息，并裝訂至導航計算機中。步驟2:光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)進行預熱后，采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的數(shù)據(jù)；根據(jù)加速度計輸出與重力加速度的關系，以及陀螺儀輸出與地球自轉(zhuǎn)角速度的關系，確定載體姿態(tài)角，完成系統(tǒng)初始對準，建立慣導系統(tǒng)初始捷聯(lián)矩陣C ,:本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中確定多普勒計程儀(DVL)測速誤差的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：利用全球定位GPS系統(tǒng)提供載體初始時刻的位置信息，并裝訂至導航計算機中；所述的位置信息包括：載體初始時刻所在位置的緯度和經(jīng)度；步驟2：光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)進行預熱后，采集光纖陀螺儀和石英加速度計輸出的數(shù)據(jù)，然后確定載體姿態(tài)角，完成系統(tǒng)初始對準，建立捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的初始捷聯(lián)矩陣Cb0n=cosφy0cosφz0-sinφx0sinφy0sinφz0-cosφx0sinφz0sinφy0cosφz0+sinφz0sinφx0cosφy0sinφz0cosφy0+sinφx0sinφy0cosφz0cosφx0cosφz0sinφz0sinφy0+cosφz0sinφx0cosφy0-cosφx0sinφy0sinφx0cosφx0cosφy0其中，φx0、φy0和φz0分別表示初始時刻載體的縱搖角、橫滾角和航向角，b表示載體坐標系，n表示導航坐標系；步驟3：利用慣性組件測量載體的角運動和線運動信息，進行羅經(jīng)法導航解算，更新捷聯(lián)矩陣并解算得到載體的縱搖角φx(C)、橫滾角φy(C)和航向角φz(C)，下角標(C)表示羅經(jīng)法解算；步驟4：利用步驟3中慣性組件測量的載體的角運動和線運動信息，采用慣導法進行導航解算，更新捷聯(lián)矩陣并解算得到載體的縱搖角φx(I)、橫滾角φy(I)和航向角φz(I)，下角標(I)表示慣導法解算；步驟5：將羅經(jīng)法和慣導法解算的姿態(tài)角做差，建立方位失準角差值：γ(I)?γ(C)＝(φy(C)?φy(I))sinφx(C)+(φz(C)?φz(I))其中，γ(I)、γ(C)分別表示慣導法和羅經(jīng)法解算的方位失準角；步驟6：利用步驟5中方位失準角差值，確定DVL測速誤差δVD：其中，R表示地球半徑；Ω為地球自轉(zhuǎn)角速度，值為0.004167°/s；表示利用DVL測速推位計算得到的載體所在位置的緯度。FDA00002714495800011.jpg,FDA00002714495800013.jpg,FDA00002714495800014.jpg,FDA00002714495800015.jpg,FDA00002714495800016.jpg...

【技術特征摘要】
2012.11.02 CN 201210431505.41.一種捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中確定多普勒計程儀(DVL)測速誤差的方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1:利用全球定位GPS系統(tǒng)提供載體初始時刻的位置信息，并裝訂至導航計算機中；所述的位置信息包括:載體初始時刻所在位置的緯度和經(jīng)度；步驟2:光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)進行預熱后，采集光纖陀螺儀和石英加速度...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孫楓，王秋瀅，齊昭，高偉，高峰，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發(fā)明
國別省市：