[发明专利]一种舰载主/子惯导传递对准过程中的陀螺误差快速估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及舰载主/子惯导快速传递对准方法，特别适用于舰船系泊或匀速直航条件下，陀螺误差的快速估计，为一种舰载主/子惯导传递对准过程中的陀螺误差快速估计方法。

背景技术

舰载环境下，主惯导（舰载平台式惯性导航系统）的精度一般高于子惯导（如舰载导弹用捷联式惯性导航系统）的精度数个量级。子惯导利用主惯导的导航信息完成初始化、失准角估计、器件误差估计的过程称为传递对准。

传递对准作为惯性技术领域的一种通用的、共性的技术，广泛应用于战车、战机、舰船、航天器等武器平台上所搭载子惯导系统的初始对准。基于武器系统快速反应的要求，传递对准的快速性一直是初始对准的目标。1989年，Kain和Cloutier首次提出“速度+姿态”匹配方式，并配合以载机的摇翼动作，即可在10s内达到1mrad的对准精度。此外，Spalding、Shortelle和Graham等人也验证了上述方法的有效性。

上述方法在强调了对准过程中失准角估计快速性时，弱化或忽略了对器件误差的估计。但是惯性器件存在以下问题：1）在长时间存放后，会存在一定量级的漂移，器件精度越低，漂移越严重；2）存在逐次启动误差，器件精度越低，误差越大。对于中低精度的子惯导系统而言，在其初始对准时，若不对器件误差进行估计，必将导致器件误差在长时间导航解算过程中被积分放大，从而降低系统导航精度。

事实上，传递对准Kalman滤波器中各状态量的可观测性依赖于信息匹配方式以及载体机动方式。在摇摆运动时，采用“速度+姿态”匹配方式，仪表误差的估计需要数分钟之久，在10s内无法估计。

发明内容

本发明要解决的问题是：舰载环境下，现有传递对准方法忽略了对惯性器件的误差估计，降低了导航精度，并且现有技术对误差的估计不够快速，影响导航的实时性。

本发明的技术方案为：一种舰载主/子惯导传递对准过程中的陀螺误差快速估计方法，在实时多任务操作系统的支持下对陀螺常值误差进行快速估计，主/子惯导传递对准过程中，子惯导进行导航解算，子惯导利用主惯导的导航数据进行信息融合，设t₀为陀螺常值误差估计的起始时刻，亦为初始对准的起始时刻，t₀~t₁为数据采集、数据存储、实时导航解算与信息融合以及姿态矩阵更新时间段，t₁~t₂为基于t₀~t₁间存储信息的循环导航解算与信息融合以及姿态矩阵更新时间段，上述各时间的确定如下：

T1）针对具体子惯导系统，在主/子惯导传递对准中，通过子惯导陀螺仪误差收敛曲线确定完成整个对准所需要的时间，再根据子惯导测量与导航解算更新周期Δt，确定完成整个对准所需要的导航解算总更新次数，设定为k_sum；根据主惯导导航信息更新周期ΔT，确定完成整个对准所需要的信息融合次数，ΔT即为信息融合周期；在确定的工作环境下，导航解算与信息融合两者时序关系确定，导航解算次数确定后，信息融合次数即可确定；

T2）根据子惯导仪表数据质量，主惯导量测信息质量，设定时刻t₁及时间段t₀~t₁，并根据Δt计算得到该时间段内导航解算更新次数，设定为k_sum1；

T3）从整个对准所需要的导航解算总更新次数k_sum中，扣除步骤T2）中t₀~t₁时间段内导航解算更新次数k_sum1，得到完成整个对准还需要完成的导航解算更新次数，设定为k_sum2，k_sum2=k_sum-k_sum1，从而得到t₁~t₂时间段的循环导航解算循环次数，设定为m，m=k_sum2/k_sum1，在m不为整数时，将m值向上圆整，并根据圆整后的m值调整k_sum2；时刻t₂由循环导航解算循环次数m和导航计算机的性能共同确定，在m确定时，导航计算机主频越高，t₂与t₁间差值越小；

根据所述确定的时间，在传递对准中完成子惯导陀螺误差估计，包括如下步骤：