[发明专利]一种船用惯性导航系统的航向精度实时检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航仪器性能检测领域，具体涉及一种船用惯性导航设备的动态航向精度检测系统及检测方法。

背景技术

惯性导航是依据牛顿惯性原理，利用惯性元件（陀螺仪、加速度计）来测量运载体本身的角速度、加速度，经过积分和运算得到姿态（航向角、横摇角、纵摇角）、速度和位置，从而达到对运载体定姿和导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作不依赖外界信息，不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。

惯性导航设备安装到载体基座上后，存在安装误差角，需要进行安装误差校正，因此必须对初始安装的导航设备进行航向精度检测。

对于光纤惯性导航设备的陆上静态水平、方位的高精度测量比较容易，而对于海上动态条件下的高精度测量则非常困难。现行的系泊航行试验过程中采取的平台罗经精度检测方法，虽然符合国军标的相关要求以及船舶航行试验规范要求，但受当时技术保障条件制约，所引用的国军标测量方法只能保证航向（即艏向）的相对精度，测试过程中完全由人工完成数据采集，效率较低。因此现行的精度检测方法不能完全满足作战武器系统对真艏向的高精度要求。惯性导航设备输出参数的动态高精度检测已经成惯性导航设备试验的瓶颈，成试验鉴定的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在船舶晃动状态下，精确测量船舶的航向角，并可以实时输出船舶的航向角，利用此测量值可以校正船用惯性导航设备航向角输出值的精度的船用惯性导航设备的动态航向精度检测系统，本发明的目的还在于提供一种船用惯性导航设备的动态航向精度检测方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括：船舶差分全球定位系统单元1、光电经纬仪单元2、姿态信息接口单元3、靶标单元4和数据采集处理单元5；船舶差分全球定位系统单元1用于保证检测系统所有单元的时间同步，并获得光电经纬仪单元2和靶标单元4的精确位置信息，传输至数据采集处理单元5；光电经纬仪单元2和靶标单元4，接收船舶差分全球定位系统单元1提供的时间同步信号，用于测定船舶舷角，并传输采集数据至数据采集处理单元5；姿态信息接口单元3，接收船舶差分全球定位系统单元1提供的时间同步信号，可获得船舶姿态航向信息，传输至数据采集处理单元5；系统通过数据采集处理单元5处理得到船用惯导设备航向精度；

所涉及的光电经纬仪单元2，包括：陀螺稳定装置6，可见光成像系统7、图像跟踪器8、主控计算机9、机架10、伺服控制系统11和差分全球定位系统接收天线12；可见光成像系统7与差分全球定位系统接收天线12安装于机架10上，机架10安装于陀螺稳定装置6上，将光电经纬仪的视轴和舰体的运动相隔离；；可见光成像系统输出信号至图像跟踪器8，再传输至主控计算机9；主控计算机9发出指令作用于伺服控制系统11，伺服控制系统11输出控制信号控制陀螺稳定装置6；通过可见光成像系统7和图像跟踪器8进行靶标实时跟踪；

所涉及的靶标单元4，包括：靶标架台13、标志天线14、差分全球定位系统模块15和无线电传输模块16；标志天线14、差分全球定位系统模块15安装于靶标架台13顶端，无线电传输模块16安装于靶标架台13靠近顶端位置。

一种船用惯性导航系统的航向精度实时检测方法，包括以下步骤：

步骤一、利用船舶差分全球定位系统单元1进行各个单元的时间同步，并获取光电经纬仪单元2位置坐标以及靶标单元4位置坐标，通过大地方位角法可求得两点间的大地方位角A；

所涉及的大地方位角A光电经纬仪单元2位置、靶标单元4位置连线与真北向夹角；

步骤二、利用光电经纬仪单元2实时跟踪靶标单元4，得到船舶载体坐标系上的大地方位角A及靶标舷角q，并计算得到观测航向角H；

所涉及的观测航向角H的表达式：

H＝A-q

步骤三、根据姿态信息接口单元4同步输出的惯导设备所测得的航向角H_p，在数据采集处理单元5中进行解算，可得到航向偏差ΔH；

所涉及的航向偏差ΔH的表达式：

ΔH＝H_p-H

本发明的有益效果在于，综合使用了大地测量、光电跟踪、惯性测量方法，可以在船舶晃动状态下实时测得航向角偏差，解决了光学测量仪器在船舶处于系泊或者靠岸行驶状态时测量误差较大的问题，而且结合惯性导航设备实时输出航向角偏差，航向角精度试验提供更可靠的数据支持。

附图说明

图1为本发明系统总体构成示意图。

图2为光电经纬仪单元构成示意图。