[发明专利]一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法

说明书

本发明提供了一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法。首先，获得特定双轴旋转调制系统确定性误差参数特征和参数寻优空间；进而设定粒子数和最大寻优层数和单次迭代次数，基于单次迭代次数和适应度评价函数提出优化PSO寻优方法来获取16位置转停方案适用的旋转时间和停止时间参数；最后基于误差方程进行对比仿真，以验证寻优结果的实用性。本发明提供了一种针对该工程应用中结构形式简单且实用性强的旋转调制参数选取方法。

技术领域

本发明属于导航技术中旋转调制惯性导航系统调制方案设计领域，具体涉及一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法。

背景技术

导航技术是一种可以为车辆、船只和飞行器等不同平台提供运动过程中位置、速度、姿态和时间等相关运动状态信息的技术。由于与不同军用和民用载体完成特定任务过程中的安全性密切相关，近年来导航技术已经成为重点的研究领域之一。而惯性导航技术是不同武器系统平台常用的一种导航技术。由于其工作特点的要求，惯性导航系统是一种基于初始信息为基础，从惯性器件量测信息中实时获得载体位置、速度和姿态等导航信息的系统。

由于其可靠性、自主性和全天候等特点，惯性导航系统在陆海空天各领域被广泛使用。但是由于工作原理的限制，惯性导航系统存在随工作时间增长导航误差发散的问题。在惯性器件精度受限条件下，如何抑制惯性导航系统误差发散速度来提高运载平台的长航时精度和可靠性已经成为当前高精度导航的重要研究方向之一。而双轴旋转调制方案在惯性器件精度受限情形下可以为高精度惯性导航系统的发展提供了一种切实可行的工程化方案。考虑到误差调制效果、系统稳定性和工程实现限制等因素的影响，16位置转停旋转调制方案是现阶段国内工程化应用双轴旋转调制惯性导航系统一种常采用的旋转调制方案。

对于双轴旋转调制惯性导航系统调制方案设计而言，确定了16位置转停旋转调制方案之后，设计人员必须解决另一个问题，即在相邻位置之间的旋转时间和每个位置停留时间长短的问题。不同参数选择对双轴旋转调制惯性导航系统的导航误差发散速度存在显著影响。但是，双轴旋转调制惯性导航系统中常见的误差源，例如：惯性器件常值零偏、随机误差、安装误差角和刻度因数等误差，与旋转调制参数的数值关系难以获得精确的解析表达式，且不同双轴旋转调制惯性导航系统的惯性传感器的误差特征也存在不同的特征。

双轴旋转调制方案中，设计人员一般都是根据误差源特性和旋转机构的参数限制等因素依据以往的经验选取。这难以保证选取的参数满足确定条件下的最优性。而由于搜索空间和计算能力的限制，参数选取过程难以实现采用穷举搜索方法完成参数寻优。

在确定了惯性器件精度和旋转机构限制条件下，如何获得较为优化的16转停旋转调制方案的参数已经成为当前双轴旋转调制惯性导航系统设计迫切需要解决，但一直缺乏切实方法的工程应用技术难题之一。

发明内容

本发明提供了一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法，目的是要解决双轴旋转调制惯性导航系统的16位置转停方案中旋转时间和停止时间参数的选取问题，在确定性误差源条件下为静基座双轴旋转调制方案的参数选取提供一种可靠的参数设计方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法，包括以下步骤：

步骤1，设定待参数选取双轴旋转调制惯性导航系统的惯性器件误差、系统误差以及旋转时间和停止时间两个参数的寻优空间；

步骤2，选定PSO寻优的粒子个数和最大代数，以及单次迭代次数；

步骤3，基于选定的参数寻优范围和构建的适应性函数，进行优化POS参数寻优；

步骤4，获取优化PSO方法对16位置转停方案的旋转时间和停止时间寻优结果输出后，叠加随机误差等其他非确定性误差分量，开展对参数选取结果的仿真验证；