[发明专利]船用旋转式光纤陀螺捷联惯导系统初始对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种导航领域的初始姿态对准方法。

背景技术

高精度惯导系统采用旋转自动补偿技术可以大幅度提高惯导系统的精度，因此旋转式惯导系统已成了我国船用惯性导航系统的主要研究对象。初始对准是捷联惯导系统进行导航的前提，初始对准的精度将直接影响到系统的导航精度。对于惯导系统单个位置的对准来说，对准精度直接受限于惯性元件的常值偏差大小，即无论采用经典的二阶调平回路及罗经回路对准，还是采用卡尔曼滤波技术对准，系统的水平对准误差均与系统东向和北向加速度计的常值偏差有关，特别是东向陀螺漂移引起较大的方位误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过旋转IMU提高系统状态误差的可观测性、从而提高系统的失准角以及惯性器件误差的估计精度的船用旋转式光纤陀螺捷联惯导系统初始对准方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明船用旋转式光纤陀螺捷联惯导系统初始对准方法，其特征是：

(1)将标定后的捷联惯导系统安装在单轴转台上，启动系统，采集陀螺仪输出和加速度计输出；

(2)控制IMU绕天向轴在(-45°，+135°，+45°，-135°)的四个位置间循环运动的转位方案来进行漂移误差的自动补偿，组成旋转式惯导系统，设IMU在每个位置上停止相同的时间T_s，令每次转动的角速度均为ω＝π/T_R，T_R为每次旋转的时间，具体为：

IMU从第一点出发反转180°到达第三点，停止时间T_s，IMU从第三点出发反转90°到达第四点，停止时间T_s，IMU从第四点出发正转180°到达第二点，停止时间T_s，IMU从第二点出发正转90°到达第一点，停止时间T_s，IMU从第一点出发正转180°到达第三点，停止时间T_s，IMU从第三点出发正转90°到达第二，停止时间T_s，IMU从第二点出发反转180°到达第四点，停止时间T_s，IMU从第四点出发反转90°到达第一点，停止时间T_s，然后IMU按照上述顺序循环运动；

(3)建立卡尔曼滤波状态方程：

使用一阶线性随机微分方程来描述捷联惯导系统的状态误差为

X·(t)=F(t)X(t)+G(t)W(t),]]>

其中X(t)为t时刻系统的状态向量，F(t)和G(t)分别为系统状态矩阵和噪声矩阵，W(t)为系统的噪声向量，船用捷联惯导系统不考虑高度通道，故设置系统的状态向量为

X＝[δV_E δV_N ψ_E ψ_N ψ_U ▽_x ▽_y ε_x ε_y ε_z]^T，

系统的白噪声向量为

W(t)＝[0 0 0 0 0 a_x a_y ω_x ω_y ω_z]^T，