專利名稱：：一種基于變阻尼系數(shù)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方位信號阻尼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種慣導(dǎo)系統(tǒng)的振蕩誤差信號的方法，具體地說是一種固定指北半解析式的全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)中的方位信號阻尼方案的確定方法。(二)
背景技術(shù)：
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(InertialNavigationSystem,簡稱INS)是利用慣性元件(陀螺儀、加速度計(jì))測量運(yùn)載體相對于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并在給定運(yùn)動(dòng)初始條件下，由導(dǎo)航計(jì)算機(jī)計(jì)算出運(yùn)載體的速度、位置和姿態(tài)信息的一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。由于它不依賴于外部的光線、電磁波、聲波和磁場等外部信息，能連續(xù)長時(shí)間自主提供運(yùn)載體的導(dǎo)航定位信息。按照有無機(jī)電平臺(tái)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可分為平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(PlatformInertialNavigationSystem,簡稱PINS)和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(StrapdownInertialNavigationSystem,簡稱SINS)。雖然二者存在機(jī)電平臺(tái)和慣性平臺(tái)的差別，但在采用當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系作為導(dǎo)航坐標(biāo)系時(shí)，通過將SINS沿載體坐標(biāo)系的慣性元件誤差等效至地理坐標(biāo)系時(shí)，靜基座條件下的SINS誤差方程與PINS是完全一致的。因此，如下僅以平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。實(shí)際使用中的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在各類誤差源的激勵(lì)下，主要包含兩類誤差穩(wěn)態(tài)誤差和振蕩誤差。穩(wěn)態(tài)誤差是主要是由慣性元器件引起的，如陀螺漂移激勵(lì)的速度、方位常值誤差和隨時(shí)間增長的經(jīng)度誤差，加速度計(jì)零偏激勵(lì)的水平誤差。振蕩誤差是由初始值誤差、器件誤差及耦合項(xiàng)引起的，對于無阻尼慣導(dǎo)，有三種周期振蕩誤差一是84.4分鐘的舒勒周期振蕩誤差，二是24小時(shí)的地球周期振蕩誤差，三是振蕩周期隨緯度變化的傅科周期振蕩誤差。其中，傅科與舒勒周期振蕩相調(diào)制。對于穩(wěn)態(tài)誤差，只能通過選用更高精度的慣性器件或在導(dǎo)航系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過各種校準(zhǔn)方法進(jìn)行補(bǔ)償。而對于振蕩誤差，只能從系統(tǒng)角度考慮引入合適的阻尼網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)計(jì)合理的阻尼參數(shù)，從而完成對阻尼網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。消除振蕩誤差對于提高船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度是極為重要的。以無阻尼狀態(tài)的緯度誤差為例，在給定K).005。/h(北向陀螺漂移)，^=42.3°(地理緯度)的情況下，由于地球周期振蕩的存在，會(huì)導(dǎo)致緯度誤差產(chǎn)生振幅為1.54海里的振蕩誤差。因此，必須通過對采取措施來加以消除。由于地球周期振蕩主要體現(xiàn)3球周期振蕩的阻尼也稱為方位阻尼。目前，消除慣導(dǎo)系統(tǒng)的振蕩誤差信號可采用組合和阻尼的方式。組合是指引入外部位置或速度信息，通過觀測慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差，進(jìn)而采用合適的濾波方法進(jìn)行慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的最優(yōu)估計(jì)，但是采用組合的方式降低了導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性。采用阻尼方式是指在不引入任何外部輔助信息的情況下，在系統(tǒng)內(nèi)部引入阻尼網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)計(jì)合理的阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，完成對振蕩誤差信號的阻尼。例如，針對舒勒和傅科周期主要體現(xiàn)在慣導(dǎo)系統(tǒng)水平回路的特性，通過合理的設(shè)計(jì)水平阻尼網(wǎng)絡(luò)，對速度信號進(jìn)行阻尼處理，能實(shí)現(xiàn)對舒勒周期振蕩的阻尼，由于傅科周期振蕩與舒勒周期振蕩相調(diào)制，因此傅科周期振蕩也被阻尼掉。目前文獻(xiàn)中對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行方位阻尼的方案出現(xiàn)于《慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》(黃德鳴，程祿編，國防工業(yè)出版社，1986年)通過在陀螺控制信息環(huán)節(jié)引入二階方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的方法，得到等效阻尼系數(shù)為0.5的設(shè)計(jì)結(jié)果，如式(1)所示.-0十6,0xl(T5)0+6.0xl(T5)在后續(xù)的許多專著、文獻(xiàn)中，均采用該阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)慣導(dǎo)系統(tǒng)方案或進(jìn)行數(shù)學(xué)分析。而對于(1)式的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)，存在以下問題1.由于方位阻尼網(wǎng)絡(luò)引入慣導(dǎo)系統(tǒng)后，破壞了舒勒調(diào)整條件。引入阻尼雖然能阻尼地球周期振蕩，但當(dāng)載體處于機(jī)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差，阻尼系數(shù)越大，對地球周期振蕩阻尼越好，但動(dòng)態(tài)誤差也越大。因此，單一阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)無法適應(yīng)船舶復(fù)雜的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.通過對引入(1)式的閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，(1)式對應(yīng)的阻尼系數(shù)小于0.5，與文獻(xiàn)中標(biāo)示的不符。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度的一種基于變阻尼系數(shù)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方位信號阻尼方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(1)采用力反饋式加速度計(jì)采集電路采集慣性導(dǎo)航系統(tǒng)東向和北向加速度計(jì)信號jp、JCT，經(jīng)過有害加速速度補(bǔ)償后得到東向和北向速度信號7、^，再積分得到緯度和經(jīng)度信息&、4;(2)以北向速度J^和緯度化為輸入信號，在北向陀螺控制信號中引入阻尼網(wǎng)絡(luò)控制信號2(1-lOsin^i//,在方位陀螺控制信號中引入阻尼網(wǎng)絡(luò)控制信號-」(1-y)cOS^.2//y，用于控制北向陀螺和方位陀螺，將阻尼網(wǎng)絡(luò)用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方位信號的阻尼；其中，5為北向陀螺方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)，y(",+")("《，/^為水,(s+^3)0+6;4)2,平阻尼網(wǎng)絡(luò)；(3)引入中間變量w。、tv、、、、"/、"s，將陀螺控制信號轉(zhuǎn)化為一階函數(shù)形式"a=-+[草7-仏+"。^氣,=Qcos&+^M(乙-+"。+"*)+尺&]+^""5c(w,-"》+^;穴W火M.'wcz=。sin&++—&Fra+W。+^)+&、—;￡5c(w,-"g)+"z(4)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)軟件通過判斷東向和北向加速度計(jì)信號^^、Jw的大小，選用如表1所示的對應(yīng)不同阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，完成對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)緯度和方位的地球周期振蕩誤差信號分量的阻尼。表l對應(yīng)不同阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)阻尼系數(shù)c￡)ft>90.10-0.0068sinacosa5.0481xl(T51.269xl(T30.20-0.0115sincos%3.1583xlO-51.269xl(T30.30-0.0166cos%2.2549xl(T5l-269xl0-30.40-0.0233sin%cos^1.6377xl(T5本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)是:(1)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航定位信息中存在舒勒、傅科和地球周期振蕩誤差，尤其是振蕩周期為24小時(shí)地球周期振蕩，會(huì)產(chǎn)生較大的導(dǎo)航定位誤差。方位阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的引入，能實(shí)現(xiàn)地球周期振蕩誤差的有效阻尼，大大提高系統(tǒng)精度；(2)三階方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的引入，雖然增大了實(shí)現(xiàn)難度，但其性能優(yōu)于一階和二階阻尼網(wǎng)絡(luò)；(3)變阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的引入，能大大提高對艦船運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性，使本發(fā)明更加適合艦船的各種機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。本發(fā)明方法提供了一種變阻尼系數(shù)的慣導(dǎo)系統(tǒng)方位信號阻尼方法，通過對方位陀螺控制信號的有效阻尼處理，來阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)的地球振蕩誤差；通過變阻尼5系數(shù)的合理設(shè)計(jì)，使阻尼方案適合于艦船的各種機(jī)動(dòng)狀態(tài)。圖l為本發(fā)明引入方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的示意圖2為本發(fā)明的變阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的開環(huán)幅頻特性和相頻特性曲線;線;圖3為本發(fā)明的變阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)幅頻特性和相頻特性曲圖4為本發(fā)明所選的變阻尼網(wǎng)絡(luò)系數(shù)在北向速度為階躍速度誤差時(shí)的方位誤差曲線；圖5(a)-圖5(d)為引入變阻尼系數(shù)的全阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差仿真曲線，其中:圖5(a)阻尼系數(shù)為0.1的全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)緯度和方位誤差仿真曲線；圖5(b)阻尼系數(shù)為0.2的全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)緯度和方位誤差仿真曲線；圖5(c)阻尼系數(shù)為0.3的全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)緯度和方位誤差仿真曲線；圖5(d)阻尼系數(shù)為0.4的全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)諱度和方位誤差仿真曲線。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述1.方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)(1)信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的引入從慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差分析可知，地球周期振蕩產(chǎn)生的主要原因是系統(tǒng)存在初始姿態(tài)偏差和緯度誤差，它們的交叉耦合將地球自轉(zhuǎn)角速度分量引入慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差。因此本專利將方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)引入地球旋轉(zhuǎn)角速率的信號分量處進(jìn)行阻尼處理，即凡(2)、根據(jù)對阻尼信號要求在低頻和高頻處增益趨向于零分貝的要求，采用三階方位阻尼網(wǎng)絡(luò)具有較一階、二階系統(tǒng)更優(yōu)的幅頻和相頻特性，選取方位阻尼網(wǎng)路為2):(3)對l,、l進(jìn)行化簡，可得=QcosA+f+—(1-。sin&fcz=Qsin^+f&^_—(1一K)cos&f//令『0)二Q(卜F)"。從(4)式的表達(dá)式可以看出，并不是將方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)直接作用于y和z的陀螺力矩信息，而是將阻尼網(wǎng)絡(luò)以傳遞函數(shù)『o)加在系統(tǒng)北向速度計(jì)算值上，之后把產(chǎn)生的信息進(jìn)行適當(dāng)分解，并聯(lián)饋入陀螺控制信息，此時(shí)對方位信號的阻尼轉(zhuǎn)化為對速度信號的處理方法。(2)信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為滿足慣導(dǎo)系統(tǒng)對方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的要求，在選取和設(shè)計(jì)信號阻尼網(wǎng)絡(luò)時(shí)需滿足以下準(zhǔn)則*信號阻尼網(wǎng)絡(luò)阻尼的角頻率是地球自轉(zhuǎn)角頻率Q:7.2921158xl0—V"t/A，即周期為24小時(shí)的振蕩誤差的阻尼；*由于信號阻尼網(wǎng)絡(luò)存在阻尼效果和動(dòng)態(tài)誤差的矛盾，因此要選取合適、合理的阻尼系數(shù)，一般阻尼系數(shù)小于0.5;*要使陀螺坐標(biāo)系跟蹤地理坐標(biāo)系，需要保證信號阻尼網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)態(tài)時(shí)放大倍數(shù)為l，同時(shí)，要使慣導(dǎo)系統(tǒng)對艦船運(yùn)動(dòng)敏感性最小，也需要使信號阻尼網(wǎng)絡(luò)接近l，即阻尼網(wǎng)絡(luò)在低頻和高頻處增益趨向于零分貝，尤其是低頻處，要求更為嚴(yán)格；*選取信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的最后一條原則是要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，信號阻尼網(wǎng)絡(luò)必須在地球自轉(zhuǎn)角頻率Q附近提供正的相移。(3)信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程為保證引入信號阻尼網(wǎng)絡(luò)后的陀螺坐標(biāo)系仍能準(zhǔn)確跟蹤當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系，需要保證陀螺控制信息《、6^、《在穩(wěn)態(tài)時(shí)，與不加信號阻尼網(wǎng)絡(luò)時(shí)相一致，即要求在穩(wěn)態(tài)時(shí)ryw=r》)=i^)=i(5)和lim,)=lim2[l-y(力卜0(6)通過對(3)式所示的y("進(jìn)行化簡，可以得到y(tǒng)(50=-^-7=~i--i-i-TO+w3)O+4)+(2w4+&>3>+(2<y34+<^4)>+&347由此得到信號阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一個(gè)條件根據(jù)(6)式的要求，還可得到方位阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第二個(gè)條件:根據(jù)(7)和(8)，可以解得02+4)4眠=.(7)(8)(9)<y24通過(9)式，可以將信號阻尼網(wǎng)絡(luò)確定4個(gè)參數(shù)的工作轉(zhuǎn)化為確定^、《4即可，這樣不僅可以準(zhǔn)確的確定該方位阻尼網(wǎng)絡(luò)中的所有的參數(shù)，而且大大降低了方位阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的工作量。假設(shè)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的信號阻尼回路開環(huán)傳遞函數(shù)為G=Q2"2，加上設(shè)計(jì)的方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)ro)，則慣性導(dǎo)航系統(tǒng)加入阻尼網(wǎng)絡(luò)之后，可以求出其閉環(huán)傳遞函數(shù)為G(力1G(,(X)<D(》=(10)1+;r0)GCy)y(力i+;n>)Go)(10)式所示的閉環(huán)傳遞函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)形式有差異，因此只能采用逐次嘗試的方法來確定阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。引入方位阻尼網(wǎng)絡(luò)后，(10)式所示的閉環(huán)系統(tǒng)為高階系統(tǒng)，此時(shí)可采用與標(biāo)準(zhǔn)二階系統(tǒng)等效的形式進(jìn)行分析。即對應(yīng)確定的阻尼系數(shù)，閉環(huán)傳遞函數(shù)具有確定的閉環(huán)增益峰值。以阻尼系數(shù)為0.3為例，引入方位阻尼網(wǎng)絡(luò)所形成的閉環(huán)增益有4.85dB的峰值，這相當(dāng)于等效阻尼系數(shù)為0.3。通過逐次嘗試的選取的各阻尼系數(shù)對應(yīng)的阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)結(jié)果如表1所示。表1方位阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)阻尼系數(shù)峰值增益w2w3w40.1014.0dB0.00925,0481x10—51.269xl0-30.208.14dB0.01406.03xl(r53.1583x10-5L269xlCT30304.85dB0.01914.36xl0-52.2549x10-51,269x10-30.402,70dB0.02583.195xl(T51.6377x10-5L269xl(T32.方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證的目的是驗(yàn)證信號網(wǎng)絡(luò)能否滿足設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，即只有符合設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)才能很好的實(shí)現(xiàn)對慣導(dǎo)系統(tǒng)地球周期振蕩誤差的阻尼。設(shè)計(jì)驗(yàn)證主要從三個(gè)角度進(jìn)行驗(yàn)證。(1)開環(huán)幅頻特性驗(yàn)證方位阻尼網(wǎng)絡(luò)是否滿足穩(wěn)態(tài)輸出為1，且保證系統(tǒng)在地球周期振蕩角頻率處有正的相移，驗(yàn)證結(jié)果如圖l所示；(2)閉環(huán)幅頻特性驗(yàn)證閉環(huán)系統(tǒng)的閉環(huán)增益峰值是否與設(shè)定值相同，即確定設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的阻尼系數(shù)與設(shè)定值相等，驗(yàn)證結(jié)果如圖2所示；(3)階躍響應(yīng)特性從時(shí)域角度，引入速度階躍誤差，從方位誤差的時(shí)域輸出值考核地球周期振蕩誤差是否已被阻尼。對于一個(gè)全阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來說，可以通過計(jì)算機(jī)模擬仿真的方式，對該慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行仿真，來對閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)特性加以驗(yàn)證，在這個(gè)全阻尼的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，可考慮靜基座條件下，設(shè)緯度為42.3°。為分析方便，除了北向速度、外，其它干擾量均為零。這種情況下，可以求的方位誤差角/的表示式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>通過上式，可以推出以北向速度I^作為輸入，方位誤差角y作為輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>假設(shè)輸入速度為一個(gè)階躍函數(shù)，可以得到全阻尼慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)特性，通過階躍響應(yīng)曲線，可以對表l所示的變阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如圖3所示。3.統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型建立弓I入三階阻尼網(wǎng)絡(luò)后的陀螺控制方程變?yōu)?lt;formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，//。//為水平阻尼網(wǎng)絡(luò)，用下式表示(13)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>『O)為方位阻尼網(wǎng)絡(luò)，可表示為『("=一(1-10:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>引入中間變量"。、wft、"e、、"e、",、^使之變?yōu)檫m合計(jì)算機(jī)運(yùn)算的形式，即適合計(jì)算的統(tǒng)一控制方程=《+(2。sin^+^抓《o=《,-(2Ds—c尺w，=力/V=08-&)(7Cy-^。-《7"。"a(o)=0吣=(A-w6)(7c;v-〖A+O_AMa(0)=0=(w4-w3-〖,r)-3WC"c(o)=0=-<y2)(L-《「+"c)-<y2~0"e(o)=0My尸尸一w9",(o)=00=+吼-仏+M。義0=-;吼-仏+"+"J+仏]+",凡,-nCOSR+—[j(7a—《J^+Ma+)+《|I/]+——"SCO,+1尺M(jìn)_根據(jù)表l所示的結(jié)果，只要適當(dāng)?shù)男薷姆匠讨械哪承﹨?shù)，便可以實(shí)現(xiàn)變阻尼系數(shù)的全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)狀態(tài)切換，以滿足不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)載體對導(dǎo)航系統(tǒng)的需求。4.導(dǎo)航系統(tǒng)工作慣性導(dǎo)航系統(tǒng)啟動(dòng)電源后，在正式轉(zhuǎn)入導(dǎo)航工作狀態(tài)之前，需要完成誤差源的測定補(bǔ)償以及導(dǎo)航信息初始化等工作。誤差源的測定補(bǔ)償主要是消除慣性元件的逐次啟動(dòng)漂移、慣性元件標(biāo)度因數(shù)修訂等。以避免在轉(zhuǎn)入導(dǎo)航狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生較大的導(dǎo)航定位誤差。導(dǎo)航信息初始化主要是完成速度、位置初始裝訂，以及控制慣性平臺(tái)跟蹤地理坐標(biāo)系。對于轉(zhuǎn)入導(dǎo)航狀態(tài)前的準(zhǔn)備工作，主要依賴合理的陀螺儀控制方式，實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)程度的閉環(huán)阻尼，通過控制量觀測誤差并實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。完成準(zhǔn)備工作后，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)可轉(zhuǎn)入導(dǎo)航定位狀態(tài)，通過對加速度計(jì)信息的采集，得到了導(dǎo)航解算的輸入信息。在補(bǔ)償有害加速度后，經(jīng)過一次和兩次積分得到速度和位置信息。10船舶起航駛離碼頭過程中，由于速度變化和航向變化，會(huì)產(chǎn)生較大的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)入阻尼系數(shù)為零的無阻尼狀態(tài)，在這種情況下，對應(yīng)于方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)均為零，艮P:C=0;D=sinpc;￡=cospc;F=0;w9=0.1，&>10=0將上述參數(shù)帶入式(14)，便可以使慣導(dǎo)系統(tǒng)適應(yīng)船舶高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。5.信號阻尼網(wǎng)絡(luò)引入及應(yīng)用隨著船舶航行狀態(tài)轉(zhuǎn)入穩(wěn)定，其航行狀態(tài)也由機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)逐步轉(zhuǎn)入平穩(wěn)航行。此時(shí)，根據(jù)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)加速度計(jì)輸出沿地理東向加速度厶、地理北向/;以及航向變化量A/Z的輸出，將方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)引至北向速度輸出處，實(shí)現(xiàn)對方位信號的阻尼。采用方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的選取的參數(shù)為C=—0.0068;D=sinpc;￡=cos%;尸=1;w9=5.0481xIO-5;w0=l,269xl(r3將上述參數(shù)帶入式(14)，在完成速度、位置解算后，通過施加經(jīng)阻尼的陀螺控制信息，便可以實(shí)現(xiàn)對慣導(dǎo)系統(tǒng)地球周期振蕩誤差的阻尼。受到自身航行路線、外部環(huán)境干擾的影響，船舶在整個(gè)航行過程中會(huì)出于各種不同類型、不同級別的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，包括水平的加速、減速，航向改變等，此時(shí)需要根據(jù)y;、y;和A/z的判定，合理的確定所采用方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的具體參數(shù)，當(dāng)船舶機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)時(shí)，采用低阻尼系數(shù)或無阻尼的方位阻尼狀態(tài)，當(dāng)船舶處于低機(jī)動(dòng)或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用高阻尼悉數(shù)的方位阻尼狀態(tài)。即可以根據(jù)船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行判斷，在各阻尼網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行狀態(tài)切換。權(quán)利要求1、一種基于變阻尼系數(shù)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方位信號阻尼方法，其特征是(1)采用力反饋式加速度計(jì)采集電路采集慣性導(dǎo)航系統(tǒng)東向和北向加速度計(jì)信號Apx、Apy，經(jīng)過有害加速速度補(bǔ)償后得到東向和北向速度信號Vcx、Vcy，再積分得到緯度和經(jīng)度信息id="icf0001"file="A2009100729270002C1.tif"wi="5"he="3"top="54"left="77"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>λc；(2)以北向速度Vcy和緯度id="icf0002"file="A2009100729270002C2.tif"wi="3"he="3"top="62"left="85"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>為輸入信號，在北向陀螺控制信號中引入阻尼網(wǎng)絡(luò)控制信號id="icf0003"file="A2009100729270002C3.tif"wi="40"he="10"top="70"left="55"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>在方位陀螺控制信號中引入阻尼網(wǎng)絡(luò)控制信號id="icf0004"file="A2009100729270002C4.tif"wi="44"he="12"top="85"left="38"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>用于控制北向陀螺和方位陀螺，將阻尼網(wǎng)絡(luò)用于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方位信號的阻尼；其中，Yy為北向陀螺方位信號阻尼網(wǎng)絡(luò)，id="icf0005"file="A2009100729270002C5.tif"wi="44"he="11"top="106"left="109"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>Hy為水平阻尼網(wǎng)絡(luò)；(3)引入中間變量ua、ub、uc、ud、ue、uf、ug，將陀螺控制信號轉(zhuǎn)化為一階函數(shù)形式(4)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)軟件通過判斷東向和北向加速度計(jì)信號Apx、Apy的大小，選用如表1所示的對應(yīng)不同阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，完成對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)緯度和方位的地球周期振蕩誤差信號分量的阻尼；表1<tablesid="tabl0001"num="0001"wi="151"></tables>全文摘要本發(fā)明提供的是一種基于變阻尼系數(shù)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)方位信號阻尼方法。主要包括確定信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的引入位置、信號阻尼網(wǎng)絡(luò)的處理方法以及將信號處理網(wǎng)絡(luò)引入慣導(dǎo)系統(tǒng)的方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)是方位阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的引入，能實(shí)現(xiàn)地球周期振蕩誤差的有效阻尼，大大提高系統(tǒng)精度；三階方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的引入，雖然增大了實(shí)現(xiàn)難度，但其性能優(yōu)于一階和二階阻尼網(wǎng)絡(luò)；變阻尼系數(shù)的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)的引入，能大大提高對艦船運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)性，使本發(fā)明更加適合艦船的各種機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。文檔編號G01C21/16GK101655371SQ20091007292公開日2010年2月24日申請日期2009年9月18日優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日發(fā)明者時(shí)俊宇,晶王,王鑫哲,程建華,羅立成,董建明,晨黃申請人:哈爾濱工程大學(xué)