[发明专利]空投物资组合导航装置用空中快速对准方法

说明书

技术领域

本发明属于导航技术领域，主要涉及一种适用于空中投放物资上组合导航装置的载体坐标系与导航坐标系的对准方法，尤其涉及一种空投物资被投放后组合导航装置在空中加电启动后的快速对准方法。

背景技术

精确控制的空投技术是一种新型投送物资的手段。在军事上，空投保障是实现物资战略、战役机动保障的重要方式，是空降部队及敌后作战部队后续补给的主要手段。尤其在时间紧迫、跨海作战、水陆交通被阻断的战争中，利用空投向前沿部队、敌后部队或救灾部队实施保障，保持部队的生存能力和战斗力，具有特别重要的意义；在民用方面也是救援物资送达的重要方式之一。

传统的空投技术，采用弹道式圆形伞系统，这种空投方法带来了如下问题：(1)高空空投落点精度很差。为保证空投精度，传统空投的高度一般控制在600m左右，这一高度受敌防空火力和空投区域地形的影响很大，给运输机带来更多的威胁；(2)投送平台不能自主控制，投放精度受空投环境的影响较大，特别是复杂地形、复杂气象环境条件下进行空投，投送精度很难保证；(3)空投时所需的降落区面积较大，载荷的落地点散布较大，集结投送装备物资所需的时间长，在山区等地形复杂区域很难实施可靠的投送保障；(4)空投载荷在空中飞行的距离短，空投运输机不得不飞临距离空投区域很近的地方进行空投，这增加了运输机的危险性。

近年来，随着精确制导(特别是卫星导航技术)、惯性导航及先进的控制技术与空投技术的融合，使精确空投成为可能。但是，由于卫星导航数据的更新率较慢、因地形遮挡会产生数据中断现象、且不能够给出载体的姿态信息。因此，载体上仅仅使用卫星导航装置不能够完全满足对投放载体进行控制的需求，需要在空投载体上使用卫星与惯性导航相结合的组合导航装置，组合导航装置需要进行对准后才能进行工作。

南京航空航天大学公开号为CN101256080的中国专利，“卫星/惯性组合导航系统的空中对准方法”，提出了一种卫星/惯性组合导航系统的空中对准方法，包括卫星导航接收机定位数据采集；卫星导航定位数据缓存；惯性测量单元数据采集；飞行器运动加速度计算；导航坐标系下三维比力计算；俯仰角和横滚角三角方程的快速数据求解；初始化捷联惯性导航系统的导航参数等步骤，可实现对载体动态飞行中的捷联惯性导航系统空中初始对准，解决飞机、导弹等运动载体中捷联惯性导航系统在空中飞行中的快速对准问题。但是该对准方法中，航向参数需要外界提供，且该对准方法中载体运动方向与载体航向坐标需要保持一致。而在空投过程中，由于安全及电磁兼容等方面的要求，投放物资在空中才能加电启动，因此对准期间没有可用的航向信息，投放物资在空中还会出现晃动等情况，因此这种对准方法不能适用于精确空投用组合导航系统的对准需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为克服现有技术的不足，为精确空投用组合导航系统提供一种空中快速对准方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的空中快速对准方法包括以下操作步骤：

第一步：计数器j清零，计时器Tim清零，将卫星数据接收标志设置为未完成；

第二步：向三个陀螺、三个加速度计、卫星导航模块以及磁航向计发送启动指令，并启动计时器Tim计时；

第三步：并行处理第四步至第八步、第九步至第十一步；

第四步：连续采集三个陀螺的n个周期的输出数据w_xi、w_yi、w_zi和三个加速度计的n个周期的输出数据a_xi、a_yi、a_zi，i＝1,2,…,n，并令计数器j加1，其中w_xi、w_yi、w_zi分别为空投物资载体的X轴、Y轴、Z轴在空投物资载体坐标系下的角速率，a_xi、a_yi、a_zi分别为空投物资载体的X轴、Y轴、Z轴在空投物资载体坐标系下的加速度，n为采样的周期数量，每个周期的时长为T；

第五步：计算n个周期的空投物资载体的X、Y、Z轴角速率累加值W1_xj、W1_yj、W1_zj、以及上述三轴的空投物资载体的加速度累加值A1_xj、A1_yj、A1_zj；

第六步：判断j×n×T是否大于第一时间参数M。若判断结果为假，则返回第四步；若判断结果为真，则转入第七步；