[发明专利]一种基于输出校正的容错水平阻尼方法

说明书

本发明提出了一种基于输出校正的容错水平阻尼方法。本发明在无阻尼纯惯导解算的系统外部采用基于输出校正形式实现水平阻尼，阻尼并不会影响无阻尼的导航参数解算，根据外参考速度误差变化自动进行阻尼切换并输出阻尼或无阻尼的导航参数解算结果。相对传统方法，这种方法切换方便，可靠性高，可以避免变阻尼瞬间的大幅度超调振荡，具有重大实用价值。

技术领域

本发明涉及惯性导航技术领域，特别是一种在惯导系统外部实现的容错水平阻尼方法。

背景技术

纯惯导系统的水平通道是无阻尼的，各种误差源和初始条件误差都会导致持续的舒勒周期振荡。引入外参考速度，可以阻尼水平通道的舒勒周期振荡。如对于航海惯导，参考速度通常来自计程仪。传统水平阻尼基于闭环反馈实现，将外参考速度误差引入惯导导航解算。为了解决外参考速度误差问题，通常采用变阻尼技术。由于海洋航行的复杂性，变阻尼技术仅限于一定条件下具有适当作用。然而这种变阻尼方法在切换过程中，尤其是无阻尼切换至阻尼，容易出现速度超调振荡及其位置明显偏移。

要建立精确的外速度误差模型十分复杂。一方面舰船自身机动航行时，计程仪速度被环绕运载体的畸变水流污染；另一方面，在一些海域（如海湾和海沟），洋流大小和方向变化明显，也会引起外速度误差变化。传统的闭环阻尼，直接将阻尼的导航参数解算结果反馈在纯惯导解算回路中，由于阻尼进入稳态需要一定的时间，外参考信息也有一定的误差，有可能会导致导航参数的精度降低甚至发散。另外基于闭环阻尼的变阻尼切换过程，如果无阻尼的导航参数本身精度不高，那么变阻尼的效果也不会很好。

传统方法存在的不足是：基于反馈校正的阻尼，直接将阻尼的导航参数解算结果反馈在纯惯导解算回路中，由于阻尼进入稳态需要一定的时间，外参考信息也有一定的误差，有可能会导致纯惯导解算的结果受到影响。另外基于闭环阻尼的变阻尼切换过程，如果无阻尼的导航参数已经被阻尼的坏结果污染，那么变阻尼的效果也不会很好。

发明内容

传统水平阻尼方法将外参考速度误差引入惯性导航解算，采用闭环形式实现阻尼，从而达到减小舒勒周期振荡的目的。这种方法存在的不足是：基于反馈校正的阻尼会直接参与纯惯导解算，在阻尼还没进入稳态或者外参考速度误差较大时会直接影响导航解算结果；并且在变阻尼切换过程中，尤其是无阻尼切换至阻尼，容易出现速度超调振荡及其位置明显偏移。针对以上问题，本发明提出了一种基于输出校正的容错水平阻尼方法。本发明在无阻尼纯惯导解算的系统外部采用基于输出校正形式实现水平阻尼，阻尼并不会影响无阻尼的导航参数解算，根据外参考速度误差变化自动进行阻尼切换并输出阻尼或无阻尼的导航参数解算结果。相对传统方法，这种方法切换方便，可靠性高，可以避免变阻尼瞬间的大幅度超调振荡，具有重大实用价值。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种基于输出校正的容错水平阻尼方法，包括以下步骤：

第1步：装订初始参数，包括装订无阻尼的初始导航参数。

第2步：纯惯导解算当前时刻无阻尼导航参数。

第3步：获取当前时刻外参考速度、无阻尼速度与上一时刻的外参考速度、无阻尼速度，判断是否符合判据并且i＞2，其中α为预设的判据阈值；当前外参考速度不符合判据时，则将当前时刻的无阻尼导航参数赋值给当前时刻的阻尼后的导航参数并输出，然后跳至第2步直至导航解算结束；当外参考速度符合判据时，进行水平速度阻尼，得到当前时刻的阻尼后速度。

第4步：通过当前时刻的阻尼后速度采用位置增量方式解算当前时刻的阻尼后的位置。

第5步：通过当前时刻的阻尼后的位置解算阻尼后的姿态矩阵。

第6步：输出当前时刻的阻尼后速度、位置和姿态矩阵，跳至第2步直至导航解算结束。