[发明专利]一种旋转式惯导系统信号同步补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种信号处理方法，具体地说是导航系统的信号处理方法。

背景技术

旋转式惯导系统是在IMU的基础之上加上转位机构，通过转位机构的转动带动IMU以一定方式的旋转来达到补偿惯性器件常值漂移的目的。美国利用该技术已成功研制了MK39 MOD3C、MK49和AN/WSN-7等惯性导航系统，装备于美国和北约海军的多艘舰艇中，并取得了很好的应用效果。

在研制旋转式惯导系统的过程中，都是先研制高精度的惯性导航系统，然后在此基础之上对转位机构进行研究，最后将二者结合起来。但在研制过程中所使用的惯导系统和转位机构采用了独立的时钟信号，二者的信号在最后的导航解算中就出现了信号不同步的问题，这就会为实时性和同步性要求高的导航解算带来非常大的误差。因此为目前研制的旋转式惯导系统提供一种新的信号同步补偿方法已成为必然要求，这样既能不打破现有的模块化设计理念，节约系统构建成本，又能为信号同步补偿提供简单实用的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供消除旋转式惯导系统IMU输出信号与转位机构输出信号不同步从而对惯性导航精度产生影响的一种旋转式惯导系统信号同步补偿方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种旋转式惯导系统信号同步补偿方法，其特征是：

（1）进行初始化及静态条件下的导航初始对准，为实时导航提供初始基准；

（2）采集转位机构实时角位置输出信号和IMU中陀螺仪实时敏感的角速率输出信号

（3）转位机构角位置实时补偿；

（4）分别对转位机构输出信号和IMU中陀螺仪输出信号进行函数拟合，得出其类正弦函数的变化规律；

（5）根据步骤（4）拟合出来的类正弦函数得出转位机构变化函数的初始相位和陀螺仪敏感值变化函数的初始相位

（6）根据和计算转位机构输出实时角位置信号相对于陀螺仪输出角速率信号的延迟时间ΔT；

（7）对ΔT进行判断：若不为零，则返回步骤（3），若为零则信号同步补偿完成。

本发明还可以包括：

1、延迟时间ΔT与转位机构变化函数的初始相位和陀螺仪敏感值变化函数的初始相位的关系为：T为转位机构摇摆周期。

本发明的优势在于：

1、本发明无需因信号不同步问题重新对旋转式惯导系统进行同步时钟重新设计，避免了因重新进行整体设计所带来的一系列问题；

2、本发明所使用的方法保留了原先单独设计惯导系统和转位机构的方法，利于整个旋转式惯导系统的模块化设计；

3、本发明所使用的对信号延迟时间的测量和计算方法虽然是在静态条件下进行的，但动态条件对二者信号的影响是同步的，所以说此静态条件下计算出的信号延迟时间在动态条件下也是适用的；

4、由于系统采集的转位机构输出值频率要低于陀螺仪输出角速率频率，因此采用补偿转位机构输出值实现起来要比补偿陀螺仪输出角速率值要容易得多，在实际操作中更易于实现；

5、为了验证延迟时间补偿效果，可以从两个角度去分析和比较。一是比较补偿前后的转位机构推算角速度和陀螺采样角速度，二是比较补偿前后的导航解算精度。

附图说明

图1为旋转式惯导系统安装示意图；

图2为旋转式惯导系统信号同步补偿原理框图；

图3为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，本发明的目的是针对目前研制的旋转式惯导系统IMU输出信号和转位机构输出信号不同步，而采用统一的同步时钟则需要对整个旋转式惯导系统进行重新设计，不利于系统模块化设计，增加系统成本等一系列问题，提出了一种旋转式惯导系统信号同步补偿方法。

本发明是这样实现的：首先从转位机构输出信号相对IMU输出信号的时间延迟角度来分析因信号时间延迟所引起的转位机构角位置误差，以及转位机构角位置误差对系统导航解算的影响。