[发明专利]一种快速、参数分段式捷联惯性导航系统自对准方法

说明书

技术领域

本发明属于捷联惯性导航技术领域，涉及初始对准，为一种快速、参数分段式捷联惯性导航系统自对准方法。

背景技术

捷联惯性导航，简称捷联惯导，捷联惯导系统的一个重要的问题是初始对准。在尽可能短的时间内达到最高的对准精度，是捷联惯导初始对准技术所追求的目标。捷联惯导的初始对准就是确定初始时刻的姿态矩阵。

初始对准有精度和快速性两个方面的要求。为了满足高精度要求，希望惯性传感器具有尽可能高的精度和稳定性，并希望系统对外界扰动不敏感。为提高系统的精度，还希望初始对准时能对陀螺漂移、加速度计零偏以及它们的标度系数进行标定和补偿。显然，精度和快速性这两方面的要求是互相矛盾的，因此需要合理地进行系统设计，尽可能兼顾这两方面的要求，以期求得满意的效果。

利用罗经效应进行自主对准的过程一般分为粗对准和精对准两步进行。粗对准要求尽快将数学平台调整到某一个精度范围内，主要指标是较短的对准时间；精对准在粗对准的基础上进行，一般先调水平，然后再进行方位精对准，主要指标是对准精度。精对准结束时的精度就是惯导系统进入导航工作模式时的初始精度。

本发明针对传统的自对准方法中出现的对准过程中抖动、对准时间较长以及抗干扰能力不高等问题，本发明将精对准过程分为了三个阶段，每个阶段选用不同的调整时间和衰减系数以根据对准不同阶段的特性设计最佳的参数已达到快速、抗干扰的目的。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对传统的自对准方法中出现的对准过程抖动、对准时间较长以及抗干扰能力差等问题，提供一种快速、参数分段式捷联惯性导航系统自对准方法，特别适用于捷联惯性导航系统完成无源自主快速对准过程。

本发明的技术解决方案为：一种快速、参数分段式捷联惯性导航系统自对准方法，分为粗对准和精对准两步，首先利用解析法完成粗对准过程，然后进行水平精对准和方位精对准，基于精对准参数计算加速度修正量和角速度修正量，对输入捷联惯性导航系统的加速度信息和角速度信息进行修正，利用修正后的信息进行四元数解算得到初始姿态角，完成精对准过程，包括以下步骤：

1)对准前首先确定自对准的精对准参数，包括各阶段阻尼比ξ、衰减系数σ、调整时间t_s、对准时间T_i以及由所述参数计算出的各阶段其他阻尼参数；

精对准分段进行，按照选用对准参数的不同设计水平精对准为一个阶段，方位精对准为三个阶段，具体如下：

水平精对准阶段：对准时间为T₁＝100s

ξ=12,]]>σ＝0.045，ts=3σ=66.7]]>

方位精对准第一阶段：对准时间T₂＝300s

ξ=12,]]>σ＝0.02，ts=3σ=150]]>

方位精对准第二阶段：对准时间T₃＝300s