[发明专利]一种基于光纤陀螺的连续旋转式寻北方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤陀螺的连续旋转式寻北方法，该方法首先确定转台的转速并计算出光纤陀螺的有效信号频率，根据有效信号的二倍频设计FIR低通数字滤波器得到滤波因子；然后以确定的转速匀速转动转台，同步采集光纤陀螺的输出数据及其对应的转台角度值，并对光纤陀螺输出数据进行实时数字滤波；当采集到的数据达到特定的数量时，通过最小二乘算法得到初始估计参数矩阵；再将后续采集到的光纤陀螺数据结合初始估计参数矩阵进行递推最小二乘解算得到寻北方位角直至寻北结束。本发明采用了低通数字实时滤波和递推最小二乘算法，可以实时滤除光纤陀螺的有色噪声以提高寻北精度，并能快速解算出寻北方位角。

主权项

一种基于光纤陀螺的连续旋转式寻北方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定转台的转动速率ω(°/s)及寻北时间T₀，则光纤陀螺输出信号中有效信号的频率为通过汉明(Hamming)窗设计N阶FIR低通数字滤波器，滤波器的截止频率是得到N+1个滤波因子{b₁,b₂,…,b_N,b_N+1}；(2)调整转台，使转台转轴垂直于水平面，将作为敏感元件的光纤陀螺固定在转台中心，使光纤陀螺输入轴垂直于转台转动轴，并对准转台上的待测定的初始位置，初始位置和真北方向的夹角即为所求的寻北方位角；(3)当转台以转速ω匀速转动时，分别采集光纤陀螺输出数据{y_i}及其对应的转台角度值{θ_i}；(4)将步骤(3)采集到的光纤陀螺输出数据{y_i}与数字滤波器滤波因子{b₁,b₂,…,b_N,b_N+1}进行卷积运算得到滤波后的光纤陀螺输出数据(5)当滤波后的光纤陀螺输出数据达到M个时，将和其对应的{θ_i}代入递推最小二乘算法的初值计算公式得到初始估计参数矩阵P和X；(6)后续采集到的每个光纤陀螺输出数据y_i依次进行滤波操作，将每个滤波后的输出数据和其对应的转台角度θ_i代入递推最小二乘算法的递推公式解算得到寻北方位角；(7)重复步骤(6)的操作，直至寻北时间达到步骤(1)设定的寻北时间T₀，寻北结束，得到寻北方位角。