[发明专利]一种直接基于四阶罗经方位对准系统收敛时间的分析方法

说明书

本发明提供一种直接基于四阶罗经方位对准系统收敛时间的分析方法，通过找出系统误差，获得系统误差的方位误差频域响应，设置罗经方位对准参数，求得东向陀螺常值漂移频域响应函数和初始方位误差频域响应函数，拉普拉斯反变换为东向陀螺常值漂移时域响应函数和初始方位误差时域响应函数并化简，反解收敛时间t。本发明实现了对罗经方位对准相关参数的合理选择和对罗经方位对准收敛时间的精准控制，解决了用经典的二阶罗经方位对准系统类比四阶罗经方位对准系统的问题，巧妙地将四阶罗经方位对准系统方位误差从频域转化到时域上研究，解决了无法以初始方位误差稳态值的百分比取误差带的问题，同时满足了对惯性器件精度和方位角精度的要求。

技术领域

本发明属于惯性导航领域，具体涉及一种直接基于四阶罗经方位对准系统收敛时间的分析方法。

背景技术

惯性导航系统是一种完全自主式的系统，它不依赖外界任何信息，也不向外发射任何信号，具有高度隐蔽、全天候和全球导航能力。惯性导航系统在航空、航天、航海等很多军用和民用领域都得到了广泛的应用，成为目前在各种载体上应用的一种主要导航设备。为了保证惯性导航系统达到高性能指标，初始对准是惯性导航系统的关键技术之一，而罗经对准是一种利用罗经效应和经典控制理论的自主式初始对准方法。罗经对准具有设计参数少、计算量小、易于实现等优点。因此，该方法一直是初始对准技术的研究热点。

对于初始对准技术而言，对准时间越长，对准精度越高，但是在实际工程应用中所要求的对准时间是有限的。所以期望通过对相关参数的合理设置，实现将系统对准的收敛时间控制在所要求的时间范围内。对于罗经对准方法来说，收敛时间也是一项重要的指标，在固定的初始对准时间内，既期望系统抗干扰能力强，能将环境的随机干扰降低到最小，又要使系统能在初始对准时间内收敛，而这二者是相互矛盾的。并且，罗经对准分为水平对准和方位对准，因为水平对准速度快、精度高，难度较小，所以方位对准是整个对准过程的关键和难点，这就需要对罗经方位对准收敛时间进行分析。由于其它因素对于收敛时间的影响的数量级和效果较小，本发明重点针对东向陀螺漂移、初始方位角误差对罗经方位对准收敛时间的影响进行分析。

关于惯性系统罗经对准技术的相关文献较多，但是鲜有对罗经对准收敛时间分析的方法。其中典型文献有严恭敏的《捷联惯导系统动基座初始对准及其它相关问题研究》(西北工业大学博士后研究工作报告，2008)，提出了基于姿态逆向解算的罗经对准方法，将惯导数据存储起来反复解算，使罗经对准快速收敛，并设计了四阶罗经方位对准控制系统，并指出罗经方位对准收敛时间与设置的二阶阻尼震荡周期有关，但该文没有直接分析四阶罗经方位对准控制系统，仅以传统二阶系统的分析方法类比四阶罗经方位对准控制系统。基于上述原因，提出了对罗经方位对准收敛时间的分析方法，为罗经方位对准相关参数的设置和收敛时间的控制提供理论参考，具有重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种直接基于四阶罗经方位对准系统收敛时间的分析方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种直接基于四阶罗经方位对准系统收敛时间的分析方法，具体实现步骤如下：

步骤1.分析四阶罗经方位对准原理框图，找出影响四阶罗经方位对准控制系统收敛时间的系统误差，包括东向陀螺常值漂移和初始方位误差；

步骤2.根据四阶罗经方位对准原理框图，获得系统误差的方位误差频域响应；

步骤3.参数设置，根据惯性器件精度及初始方位误差，设置罗经方位对准参数，其参数设置方法是将一个四阶系统变成两个相同的二阶系统的串联形式；

步骤4.通过步骤2中的方位误差频域响应求得东向陀螺常值漂移频域响应函数和初始方位误差频域响应函数；

步骤5.将步骤4中东向陀螺常值漂移频域响应函数和初始方位误差频域响应函数通过拉普拉斯反变换为东向陀螺常值漂移时域响应函数和初始方位误差时域响应函数；