[发明专利]光纤陀螺捷联惯性导航系统阻尼方法

摘要

本发明提供的是一种光纤陀螺捷联惯性导航系统阻尼方法。主要包括：经过初始对准得到载体的初始姿态；测得载体坐标系上的角速度输入和加速度输入；计算初始姿态矩阵；将载体系加速度计输出转化为平台系加速度；得出当前的各速度和角速度值；速度信息进行水平阻尼；计算载体对数学平台系的姿态角速度；使用四元数更新当前的姿态矩阵；输出载体姿态角；进入下一个时间的循环。本发明在系统水平回路的速度信息处加入合适的水平阻尼，以消除系统的舒拉周期振荡以及傅科周期振荡。在地球角速度输入信息处加入合适的方位阻尼网络，以消除系统的24小时周期的地球周期振荡。从而提高船用捷联惯导系统的精度。

主权项

1.一种光纤陀螺捷联惯性导航系统阻尼方法，其特征是主要包括如下步骤：步骤1、经过初始对准得到载体的初始姿态；步骤2、由光纤陀螺测得载体坐标系上的角速度输入，由加速度计测得载体坐标系上的加速度输入，得到的角速度为加速度为其中ω_ib^b为b系即载体坐标系相对于i系即地球惯性坐标系的角速度向量在b系上的投影；f_b载体所受到的非引力加速度向量在b系上的投影；步骤3、利用步骤1中所得到的初始姿态信息计算初始姿态矩阵T，T=cos(ψ)cos(γ)+sin(ψ)sin(θ)sin(γ)sin(ψ)cos(θ)cos(ψ)sin(γ)-sin(ψ)sin(θ)cos(γ)cos(ψ)sin(θ)sin(γ)-sin(ψ)cos(γ)cos(θ)cos(ψ)-sin(ψ)sin(γ)-cos(ψ)sin(θ)cos(γ)-cos(θ)sin(γ)sin(θ)cos(θ)cos(γ)]]>其中，θ、γ、ψ分别为欧拉角意义下的俯仰、横滚和偏航姿态角；步骤4、利用姿态矩阵T将步骤2中所得的载体系加速度计输出转化为平台系加速度f_p＝Tf_b；步骤5、利用步骤1中得到的初始姿态信息，得出当前的各速度和角速度值，其中，速度与位置已知，北向与东向速度投影为V_x和V_y，经纬度为λ与，其中，ω_ie为地球自转角速度，R为地球半径；ω_ie^p为e系即地球坐标系相对于i系的角速度向量在p系即平台坐标系上的投影；ω_ep^p为p系相对于e系的角速度向量在p系上的投影；步骤6、利用前一时刻速度信息通过速度微分方程修正在本时刻速度，并对速度进行积分更新本时刻位置信息，并输出惯导系统计算所得的载体速度和位置信息，速度更新微分方程为：V·x=fxp+(2ωiezp+ωepzp)Vy]]>V·y=fyp-(2ωiezp+ωepzp)Vx]]>经纬度位置计算方程为：步骤7、将步骤6中输出的速度信息进行水平阻尼，先经过合适的水平阻尼网络H(s)，然后再将经过阻尼的速度信息引入捷联惯导系统；将地球角速度信息经过方位阻尼网络Y(s)，然后再将经过阻尼的地球角速度信息引入捷联惯导系统，ωepp=-VyRMH(s)VxRNH(s)VxRNtanφH(s),]]>ωiep=0Ωcosφ·Y(s)Ωsinφ·Y(s)]]>所述水平阻尼网络H(s)为：H(s)=(s+8.50×10-4)(s+9.412×10-2)(s+8.0×10-3)(s+1.0×10-2)]]>所述方位阻尼网络Y(s)为：Y(s)=1.669·s2+7.173×10-5s+21.53×10-10s2+12×10-5s+36×10-10]]>步骤8、利用步骤7所得的各角速度以及步骤2中测得的角速度计算载体对数学平台系的姿态角速度ω_pb^b，ωpbb=ωibb+T-1(ωiep+ωepp);]]>步骤9、利用步骤8中所提供的当前姿态角速度ω_pb^b使用四元数更新当前的姿态矩阵T，通过更新四元数值对应跟新姿态矩阵T：q·0q·1q·2q·3=120-ωpbxb-ωpbyb-ωpbzbωpbxbωpbzb-ωpbybωpbyb-ωpbzbωpbxbωpbzbωpbyb-ωpbxbq0q1q2q3]]>将计算所得四元数归一化，q0q1q2q3=1q02+q12+q22+q32q0q1q2q3]]>然后更新姿态矩阵T：T=q02+q12-q22-q322(q1q2-q0q3)2(q1q3+q0q2)2(q1q2+q0q3)q02-q12+q22-q322(q2q3-q0q1)2(q1q3-q0q2)2(q2q3-q0q1)q02-q12-q22+q32;]]>步骤10、利用步骤9中所得当前姿态矩阵T得到当前姿态，并输出载体姿态角，θ＝arcsinT₃₂γ=arctan-T31T33]]>ψ=arctan-T12T22]]>角度修正如下：步骤11、循环至步骤4进入下一个时间的循环，在每一个系统周期中在步骤6与步骤10的位置输出本时刻载体的姿态，速度和位置信息。