[发明专利]水下潜器的阻尼方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下潜器测速技术，尤其涉及一种水下潜器的阻尼方法。 

背景技术

惯性导航系统是水下潜器在水中安全航行的保障，也是相应武器系统的信息基准。与航空、航天领域应用不同，水下潜器惯性导航系统的最大特点是连续长时间提供高精度速度、位置和姿态等导航信息。无阻尼惯导系统为临界稳定系统，存在周期性的振荡误差。对于水下潜器这种加速度小、使用时间长的运载体，这些振荡误差对系统的影响很大。为了抑制振荡误差对水下潜器惯导系统带来的影响，工程上采用引入外速度信息对惯导系统振荡性误差进行阻尼。 

目前常用的水下测速传感器主要是电磁计程仪和多普勒测速声纳。通常所提计程仪精度指的是其在测速场所测精度。对于某些运动形式，以及在某些复杂的运动环境下，测速传感器测量的载体外速度往往存在较大测量误差。当用这些带有测量误差的外速度信息对惯导系统进行阻尼时，这些误差又会对阻尼系统产生误差扰动，进而影响系统阻尼效果。 

发明内容

为了减小外速度误差对阻尼系统产生的影响，本发明提供了一种水下潜器的阻尼方法，通过对水下潜器不同运动状态进行判断，以此来预判测速误差，切换惯性导航系统的阻尼状态。 

一方面，提供了一种水下潜器的阻尼方法，包括：确定水下潜器的运动状态；根据运动状态，确定要使用的阻尼状态；使用确定的阻尼状态对水下潜器进行阻尼。 

通过本发明提供的上述方案，能够根据运动状态调整阻尼状态，从而减小了外速度误差对阻尼系统产生的影响。 

附图说明：

图1是一种水下潜器的阻尼方法流程图； 

图2是阻尼状态由正常阻尼状态切换到无阻尼状态原理图； 

图3是阻尼状态由无阻尼状态切换到正常阻尼状态原理图； 

图4是预判流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实现方式进行具体说明。 

图1是根据本发明实施例的一种水下潜器的阻尼方法流程图，如图1所示，该方法包括： 

确定水下潜器的运动状态； 

根据运动状态，确定要使用的阻尼状态； 

使用确定的阻尼状态对水下潜器进行阻尼。 

优选的，确定使用的阻尼状态包括：判断运动状态是否属于以下至少之一：转弯状态、加速状态、测速异常状态；如果判断结果为是，则确定要使用的阻尼状态为无阻尼状态；否则，确定要使用的阻尼状态为正常阻尼状态，其中，无阻尼状态的阻尼系数为0，正常阻尼状态的阻尼系数为0.5。 

优选的，确定水下潜器的运动状态包括：根据水下潜器的推进动力参数、外测速度参数、和姿态参数，确定水下潜器的运动状态。 

可选的，推进动力参数包括：尾轴螺旋桨转速，外测速度参数包括速度传感器测量速度，姿态参数包括惯导输出姿态。 

本发明实施例还提出了一种基于运动状态的测速误差预判方案，如图4所示，该方法包括： 

步骤一：通过水下潜器工作过程当中的推进动力参数（例如，尾轴螺旋桨转速）、外测速度参数（例如，速度传感器测量速度）、和姿态参数（例如，惯导输出姿态）的变化规律，对水下潜器的运动状态进行分析。 

1．定深匀速直航 

该状态下水下潜器的运动参数特点包括： 

1）尾轴螺旋桨转速 

尾轴螺旋桨转速可看作水下潜器运动的动力参数，稳定运行状态（例如，定深匀速直航）下的尾轴螺旋桨转速为固定值，其值大小与水下潜器的运行速度成正比。 

2）速度参数 

稳定运行状态下的水下潜器运动速度基本保持恒定。 

3）姿态参数 

由于该运动本身即保持航向固定，航向信息在这种状态下的振荡幅度很小。 姿态分为有纵倾角和无纵倾角两种情况，由于风海流的作用，水平方向会呈现周期性摇摆，其幅度和周期都会大于航向的变化。 

2．定深变速航行 

在定深变速航行情况下，水下潜器的运动状态虽大部分时间为稳定运行，然而水下潜器的运动也必定伴随着启动、加速、减速等线运动状态。潜器的加速、减速靠尾轴螺旋桨的转速来调节。将水下潜器推进速度提高到某值时，需要改变尾轴螺旋桨的转动速度。然而水下潜器在水中运行不仅受到螺旋桨的推力，而且受到惯性水动力和粘性水动力等的影响。因此，在水下潜器线加减速运动状态下，尾轴螺旋桨转速与水下潜器运动速度之间的关系会发生变化。下面对这种变化进行具体说明。 

1）尾轴螺旋桨转速