[发明专利]一种光纤陀螺捷联惯导系统初始航向的姿态获取方法

权利要求书

1.一种光纤陀螺捷联惯导系统初始航向的姿态获取方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤1、光纤陀螺捷联惯性导航系统进行预热；

步骤2、利用GPS信息将舰船的初始速度参数和初始位置参数装订至舰船光纤陀螺捷联惯性导航系统导航计算机中，所述的舰船初始位置参数包括舰船的初始经度、纬度；

步骤3、采集光纤陀螺仪和石英加速度计输出的数据，粗略测量出舰船的初始姿态，建立初始方向余弦矩阵C_bⁱ′；

步骤4、光纤陀螺捷联惯性导航系统利用步骤2和步骤3得到的初始值，利用光纤陀螺仪输出角速度和石英加速度计输出比例进行导航递推解算，测量舰船在惯性坐标系下的速度；

步骤5、以光纤陀螺捷联惯导系统测量的速度与载体真实的速度做差，并将此差值作为观测向量，采用卡尔曼滤波技术估测出计算惯性坐标系与真实惯性坐标系之间的三个姿态误差角 和 

步骤6、利用步骤5估计出的三个姿态误差角，修正粗对准时的方向余弦矩阵C_bⁱ′，得到修正后的方向余弦矩阵C_bⁱ；

步骤7、根据方向余弦矩阵的变换关系，得到载体坐标系b到导航坐标系n的捷联矩阵C_bⁿ，实现对准。

2.根据权利要求1所述的一种光纤陀螺捷联惯导系统初始航向的姿态获取方法步骤，其特征是：所述的步骤5根据分析光纤陀螺捷联惯性系统处于摇摆基座下的姿态误差方程和速度误差方程，建立系统的状态方程和量测方程，设系统的状态变量为

由捷联惯导解算的速度和载体真实的速度之差构造的观测量为 

式中，δV_x、δV_y、δV_z为惯导解算的速度和载体真实的在三个坐标轴速度之差， 和 分别是惯性坐标系与真实惯性坐标系之间的三个姿态误差角，ε_x、ε_y和ε_z为陀螺常值漂移， 和 为加速度计零偏， 和 为捷联惯导解算的速度，V_xⁱ、V_yⁱ和V_zⁱ为载体真实的速度，其中，载体的真实速度Vⁱ可以表示为

Δt＝t₂-t₁，L和λ为当地纬度和经度，ω_ie为地球自转角速度，g为重力加速度，则捷联系统初始姿态测量的状态方程和量测方程可写成：

其中，

W(t)为系统的噪声矢量，v(t)为观测噪声矢量，式中， 

。

3.根据权利要求1或2所述的一种光纤陀螺捷联惯导系统初始航向的姿态获取方法步骤，其特征是：所述的步骤6修正后的方向余弦矩阵C_bⁱ为

式中C_i′ⁱ为由估计出的三个姿态误差角表示的反对称矩阵

。

4.根据权利要求1或2所述的一种光纤陀螺捷联惯导系统初始航向的姿态获取方法步骤，其特征是：所述的步骤7载体坐标系b到导航坐标系n的捷联矩阵C_bⁿ为

式中，由舰船载体坐标系与导航坐标系之间的方向余弦矩阵C_bⁿ可测量出舰船准确的初始姿态角，初始姿态角的主值为：

其中：航向角H定义域为(0°，360°)； 

纵摇角ψ定义域为(-90°，90°)；

横摇角θ的定义域为(-90°，90°)；

则初始姿态角测量值为：

ψ＝ψ_主

5.根据权利要求4所述的一种光纤陀螺捷联惯导系统初始航向的姿态获取方法步骤，其特征是：所述的步骤7中修正后的方向余弦矩阵C_bⁱ为

式中C_i′ⁱ为由估计出的三个姿态误差角表示的反对称矩阵