[发明专利]一种静基座下惯性平台初始自对准方法

说明书

技术领域

发明属于惯性导航技术领域，特别涉及一种惯性平台初始自对准方法。

背景技术

惯性平台导航系统(又称平台式惯性导航系统或惯性平台)凭借其高精度的优势一直作为战略导弹等武器系统导航制导与控制系统的核心设备。同捷联惯性导航系统一样，递推式导航算法使得惯性平台导航系统在使用前需要初始对准，其结果将直接影响惯性平台工作性能，进而影响武器系统的响应速度和打击精度。因此，一种快而准的惯性平台初始对准技术一直是国内外的研究热点。

基于“调平”+“瞄准”方法(即罗经法)是目前最为常见的惯性平台初始对准方法。该方法“调平”是利用平台上两个水平加速度计，通过调平回路将平台台体调整至与水平面平行。在此基础上进行“瞄准”，即通过瞄准回路和多位置法进行寻北，从而实现惯性平台的方位对准。这种方法的基本原理浅显易懂，采用的算法简单，故在工程上得到了广泛的应用。然而，该方案存在以下缺陷：

1)对准与导航工作模式对应的惯性平台工作状态不一致。稳定回路与调平回路和瞄准回路是惯性平台常见的三种工作状态。采用“调平”+“瞄准”的方案时，平台工作于调平回路和瞄准回路。而在实际导航中，平台工作于稳定回路中。由不同的工作状态导致惯性平台的误差特性及控制回路性能均不一样，致使该方案的对准结果存在一定的偏差；

2)对准时间较长。惯性平台中三浮陀螺仪在实际使用中，其浮子对外界运动信息较为敏感。特别地，在多位置瞄准过程中，当平台粗加矩和精加矩之间相互切换时，惯性平台会频繁的由静止转入角运动状态或由角运动转为静止状态。受浮子运动影响，陀螺仪会存在瞬时较大偏差，进而影响系统输出。故工程上采用通过延长平台在每个静态位置的时间，并选用稳定时间段内的数据以保证初始对准的结果受陀螺仪浮子运动影响较小。然而，该方法会导致对准时间过长；

3)无法中断并快速切入导航工作状态。假设惯性平台正在采用该方法进行初始对准，若突然接到发射命令，惯性平台首先要终止初始对准，并迅速归零并装载前次对准结果，进入导航状态。该过程繁琐复杂并对导弹的响应速度产生严重的影响。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题，提出了一种基于粗对准+精对准的惯性平台初始对准方法。该方法利用惯性平台自身的稳定回路，通过先静漂后加矩的方案在静基座下实现惯性平台快速初始自对准。利用该方法可以大幅度的提高惯性平台导航系统的响应速度和导航精度，具有较强的经济效益和工程指导意义。

本发明主要包括：第一步，系统模型建立；第二步，惯性平台粗对准；第三步，惯性平台精对准。

本发明的技术方案是：一种静基座下惯性平台初始自对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立系统模型，具体为：

S11、定义相应坐标系，包括：

平台坐标p系：以惯性平台几何中心O为原点，X_p轴与X石英加速度计敏感轴平行，Y_p轴平行于两个水平石英加速度计敏感轴所确定的平面，并与X_p轴垂直，Z_p轴与X_p轴和Y_p轴构成右手坐标系；

地心坐标e系：以地心O_e为坐标系原点，X_e轴位于赤道平面内，指向地球本初子午线，Z_e轴沿地球自转轴指向北极，Y_e轴与X_e轴和Z_e轴构成右手坐标系；

地心惯性坐标i系：以地心O_e为坐标系原点，X_i轴指向平台初始对准起始时刻t₀所在的子午线，Z_i轴沿地球自转轴指向北极，Y_i轴与X_i轴和Z_i轴构成右手坐标系；

平台惯性坐标i_p0系：坐标系原点与平台几何O中心重合，选取t₀时刻的平台坐标系作为平台惯性坐标系，该坐标系为惯性坐标系，并不随平台转动而转动；

计算平台坐标c系：将计算机所建立的数字平台坐标系定义为计算平台坐标系；

导航坐标n系：选择当地地理系作为导航坐标系，X_n轴指向地理北向，Y_n轴指向地理天向，Z_n轴指向地理东向；

S12、建立系统对准模型：