[发明专利]冗余配置激光陀螺航海惯导协同定位方法

说明书

本发明针对冗余配置激光陀螺航海惯导系统间缺少信息融合和有效协同定位方法的问题，公开了冗余配置激光陀螺航海惯导协同定位方法。本发明通过联合误差状态卡尔曼滤波、系统噪声影响分析、双轴旋转调制激光陀螺航海惯导相对性能在线评估、单轴旋转调制激光陀螺航海惯导确定性误差预测补偿等步骤，实现了无外界基准信息条件下，冗余配置的两套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导间相对性能的在线评估，同时提高了冗余配置的单轴旋转调制激光陀螺航海惯导的定位精度。本发明可用于长航时高精度导航条件下冗余配置激光陀螺航海惯导间的信息融合，对于提高舰艇恶劣海况环境下的生存能力具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种激光陀螺航海惯导定位方法，特别是一种冗余配置激光陀螺航海惯导协同定位方法，属于惯性导航领域。

背景技术

旋转调制激光陀螺航海惯导借助旋转机构实现了惯性器件确定性误差的补偿，进而提高了惯性导航的精度，国内外学者对此开展了广泛研究，以满足各类舰艇对长航时高精度导航定位的需求。以美国为代表的北约国家，其海军的各类舰艇普遍安装了单轴旋转调制激光陀螺航海惯导、双轴旋转调制激光陀螺航海惯导，主要的代表产品为：MK39系列、MK49系列，AN/WSN-7系列。单轴旋转调制激光陀螺航海惯导一般绕方位轴周期性地旋转，可以调制水平方向陀螺漂移及加速度计零偏对导航定位的影响，但是不能调制方位陀螺漂移的影响，其会造成与导航时间成正比的确定性定位误差；双轴旋转调制激光陀螺航海惯导一般绕方位轴、横滚轴周期性地旋转，可以调制三个激光陀螺漂移及加速度计零偏对导航定位的影响，影响双轴旋转调制激光陀螺航海惯导定位精度的主要因素是激光陀螺的角随机游走造成的随机误差，其会造成与导航时间平方根成正比的定位误差。

出于可靠性方面的考虑，各类舰艇一般冗余配置多套惯导系统，典型情况是一套单轴旋转调制激光陀螺航海惯导和两套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导冗余配置。相较于单轴旋转调制激光陀螺航海惯导而言，双轴旋转调制激光陀螺航海惯导可以提供更高精度的定位结果，但其结构复杂、制造成本更高，故障率相对单轴旋转调制激光陀螺航海惯导而言也更高。激光陀螺航海惯导冗余配置情况下，一般将其中一套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导作为主惯导系统，剩余的一套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导和单轴旋转调制激光陀螺航海惯导只是作为热备份系统，三套系统间缺少信息融合，缺少有效的协同定位方法。

无外界基准信息时，从两套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导中优选出性能更优(随机误差更小)的惯导系统往往根据经验，缺少有效的评估方法，实际工作环境中两套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导间的性能优劣并不能保证与经验选择一致；鉴于双轴旋转调制激光陀螺航海惯导的故障率相对更高，通常将单轴旋转调制激光陀螺航海惯导作为最后的导航定位保障系统，但是由于其不能调制方位陀螺漂移的影响，方位陀螺漂移会造成与导航时间成正比的确定性定位误差，在确保舰艇导航定位可靠性条件下，提高作为舰艇导航定位最后一道安全防线的单轴旋转调制激光陀螺航海惯导的定位精度具有极其重要的意义。

因此，通过惯导系统间的信息融合实现协同定位重点需要解决：1.从两套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导中优选出性能更优(随机误差更小)的惯导系统作为主惯导系统，确保获得最优的导航定位结果2.对单轴旋转调制激光陀螺航海惯导方位陀螺漂移造成的与导航时间成正比的确定性定位误差进行预测补偿，提高其定位精度，使得即使两套双轴旋转调制激光陀螺航海惯导同时故障的极端情况发生，补偿过确定性定位误差的单轴旋转调制激光陀螺航海惯导也能提供高精度定位。

发明内容