水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113008269A(43)申请公布日2021.06.22(21)申请号202110180072.9(22)申请日2021.02.09(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人张福斌孙成浩潘光宋保维高剑张立川彭星光(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图10页(54)发明名称水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法(57)摘要本发明涉及一种水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法，首先需要水下航行器的捷联惯导系统在发射前进行粗对准，然后进行发射，之后航行器一边执行机动任务，一边利用该方法进行精对准。该方法具体实现步骤为：将惯导的陀螺仪和加速度计数据，多普勒速度仪的速度数据存储下来，然后利用陀螺仪和加速度计的数据交替进行射后正向罗经对准和射后逆向罗经对准，以及利用多普勒速度仪的速度数据进行速度阻尼，最终达到要求的对准精度，结束对准过程。方法使得水下航行器可以在发射后执行机动任务的过程中进行精对准，减少了水下航行器发射准备时间，提高了水下航行器的机动性能。反复利用存储数据，提高数据利用率，减少了精对准时长。CN113008269ACN113008269A权利要求书1/1页1.一种水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法，其特征在于步骤如下：步骤1、水下航行器在运载平台上进行粗对准：利用惯导测量的地球重力加速度和地球自转角速度，以及运载平台提供的当地纬度L，获得粗略的姿态阵和初始速度vn(ts0)；n步骤2：将航行器由运载平台发射，以v(ts0)为姿态、速度的初值，开始执行航行任务；步骤3：将航行器从发射开始时刻ts，直至对准结束时刻te的捷联惯导陀螺仪、加速度计数据以及多普勒速度仪的速度储存；步骤4：将进行逆向变换，变换为并储存；步骤5：以为初值，以为输入，进行n射后罗经水平对准，得到姿态阵速度v(te0)；步骤6：以为初值、以逆向的陀螺仪、多普勒速度仪数据为输入，进行逆向航位推算，将载体系下的多普勒测速仪速度转换为导航系下的参考速度步骤7：以作为初值，以为输入，进行逆向罗经方位对准，得到步骤8：以为初值，以陀螺仪、多普勒速度仪数据为输入，进行正向航位推算，将载体系下的多普勒测速仪速度转换为导航系下的参考速度步骤9：以作为初值，以储存的为n输入，进行捷联惯导罗经正向方位对准，得到姿态阵速度v(te1)；重复进行步骤6～步骤9，直至对准结束；其中，||·||max表示矩阵中所有元素绝对值的最大值，ε取罗经对准极限精度的五分之一，即2CN113008269A说明书1/9页水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法技术领域[0001]本发明属于水下航行器初始对准方法，涉及一种水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法，以便达到缩短发射准备时间、提高初始对准精度的目标。背景技术[0002]水下航行器在水下作业的首要条件是获得准确的导航信息。由于水下无法接收GPS信息，陆地和空中运载体常用的GPS无法在水下航行器水下行进时使用。磁罗经可以依据地磁方向来获取姿态信息，但由于水下环境复杂，地球磁场微弱，其对准精度和稳定性较差。[0003]惯导系统由于不受外界信号和噪声的干扰，与GPS、磁罗经相比，具有很强的导航定位自主性，更加适合水下导航定位。近年来随着光纤惯导的飞速发展，高精度惯导系统能够为水下航行器提供精准的导航定位信息，成为水下航行器等水下运载体的重要组成部分。惯导系统常与多普勒速度仪、深度计进行信息融合，组成惯导/多普勒速度仪/深度计组合导航系统。[0004]惯导系统按结构方式的不同可以分为平台惯导系统和捷联惯导系统两大类。平台惯导系统使用实体平台，其结构较为复杂，占据空间较大。捷联惯导系统使用数学平台代替平台惯导的实体平台。因为其结构简单，仅需简单的固定即可投入使用，捷联惯导系统近年来逐渐成为惯导系统的主流。[0005]水下航行器在发射前必须进行初始对准，优良的初始对准方法有利于提高组合导航系统的精度。初始对准主要可分为粗对准和精度准两个阶段。水下航行器在运载平台上，通常采用传递对准方法进行对准。该对准过程需要运载平台进行定深、定向、稳速航行，且对准时长一般在15分钟左右。[0006]初始对准的两个重要指标是精确性和快速性，但在初始对准这个过程中，这两者之间往往是相互矛盾的。精对准阶段是以粗对准阶段的对准结果为基础进行的，且初始对准最终精度往往只与精对准阶段的对准算法有关。水下航行器在运载平台长时间的初始对准(主要是精对准阶段)过程中，无法执行机动任务，严重影响了水