[发明专利]一种基于光纤陀螺惯导系统的船体变形测量方法

权利要求书

1.一种基于光纤陀螺惯导系统的船体变形测量方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将两套光纤陀螺惯导系统分别安装于船体的中央位置和船首位置，通过调节光纤陀螺惯导系统基座，将两套光纤陀螺惯导系统的敏感轴OY、O'Y'轴沿着船体的艏艉线指向船艏，OZ、O'Z'轴垂直于甲板平面指天，OX、O'X'轴与其它两个轴构成右手正交坐标系；其中，OXYZ和O'X'Y'Z'分别为中央位置处和船首位置处光纤陀螺惯导系统所确立的坐标系；将两套GPS接收机分别与两套光纤陀螺捷联惯导系统相连；

（2）两套光纤陀螺惯导系统均开机进入工作状态，利用GPS接收机为光纤陀螺捷联惯导系统提供统一的时间信息，并实时同步采集两套光纤陀螺惯导系统所敏感到的船体角速率信息，传输至解算计算机；

（3）在解算计算机中，利用依据陀螺漂移模型及船体变形模型所设计的船体变形卡尔曼滤波器处理步骤（2）中得到的角速率信息，实时估计出船体的静态变形角和动态变形角，实现对船体变形的测量。

2.根据权利要求1所述的基于光纤陀螺惯导系统的船体变形测量方法，其特征在于：所述的陀螺漂移模型及船体变形模型为

Φ.=0θ..i+2μθλθθ.i+(λ2+μθ2λθ2)θi=μθλθw(t)ϵ‾·=0ϵ.i+μϵϵi=σϵi2μϵw(t)]]>

其中Φ为静态变形角，θ_i表示沿陀螺三个轴向的动态变形角，μ_θ为不规则系数，λ_θ为海浪驱动频率，为陀螺常值漂移，ε_i表示陀螺三个轴向的随机漂移，μ_ε陀螺随机漂移的一阶马尔科夫系数，w(t)为白噪声。

3.根据权利要求1所述的基于光纤陀螺惯导系统的船体变形测量方法，其特征在于：所述的船体变形卡尔曼滤波器为

状态方程为：x.=Ax+Bw(t),]]>

其中，

B=000000000000000000μθλθ000μθλθ000μθλθ000000000000000000σx2μϵ000σy2μϵ000σz2μϵσx′2μϵ2000σy′2μϵ2000σz′2μϵ2]]>

量测方程为Z=Hx+v

观测量为Z=Ωx-Ωx′Ωy-Ωy′Ωz-Ωz′,]]>v为观测白噪声，

状态变量为x=ΦxΦyΦzθxθyθzθ.xθ.yθ.zϵxϵyϵzϵx′ϵy′ϵz′ϵ‾xϵ‾yϵ‾zϵ‾z′ϵ‾y′ϵ‾z′T,]]>量测矩阵为

H=0Ωz-Ωy0Ωz-Ωy-100-100100-100100-Ωz0Ωx-Ωz0Ωx0-100-100100-10010Ωy-Ωx0Ωy-Ωx000-100-100100-1001,]]>

其中，Ω_x,Ω_y,Ω_z为位于船体中央位置处光纤陀螺惯导系统输出的角速率，Ω′_x,Ω′_y,Ω′_z为位于船首位置处光纤陀螺惯导系统输出的角速率。