[发明专利]光纤陀螺捷联惯导阻尼方法、系统、载体机、终端及应用

说明书

本发明属于惯性导航技术领域，公开了一种光纤陀螺捷联惯导阻尼方法、系统、载体机、终端及应用，无阻尼回路和阻尼状态切换回路对接收的信号分别进行单独解算；输出无阻尼回路解算所得的导航参数；当载体由机动状态转换到静止或匀速运动状态时，阻尼回路中加入阻尼网络，解算出的导航参数中随即产生超调误差；在超调期内，以无阻尼回路解算出的导航参数作为惯导输出；待超调期结束后，将惯导的输出端切换到阻尼回路，输出阻尼回路解算出的导航参数；滤去超调部分的数据，只输出无阻尼状态和无超调的阻尼状态的导航参数值。本发明基于双模解算的阻尼超调误差抑制算法有效抑制了系统超调误差；本发明结构简单，工作可靠。

技术领域

本发明属于惯性导航技术领域，尤其涉及一种光纤陀螺捷联惯导阻尼方法、系统、载体机、终端及应用。

背景技术

惯性导航系统是完全自主式的导航系统，能够提供载体的姿态、航向、速度及位置等导航信息，在航空、航天、航海等多个领域得到了广泛应用。而研究与抑制惯导系统的振荡性误差是提高惯性导航精度的基础。惯导系统中，常见的误差量有：经度、纬度误差，东向速度误差，北向速度误差以及三个姿态角误差，而在系统中最受关注的就是姿态角误差。在陀螺常值漂移和加速度常值零偏的作用下，产生姿态角误差和速度误差的舒拉振荡分量。而在随机误差作用下，系统会产生缓慢发散过程，姿态误差、速度误差和纬度误差的振幅会越来越大，误差随时间增长。误差的发散会使系统失去定位能力。为了抑制误差的发散，在系统回路中加入阻尼网络，使系统特征根具有负的实部，从而使临界稳定惯导系统变成一个渐进稳定的系统。水平阻尼可以使惯导系统中的舒拉周期振荡分量衰减下来，但同时又破坏了回路的无加速度干扰条件，当载体有加速度时，会使惯导系统出现姿态误差，从而引起系统其它误差。所以传统的长航时惯导系统一般使用惯导工作状态切换的方法，即当载体以恒定速度、航向航行时，使惯导工作在阻尼状态，而当载体机动航行时，将惯导切换到无阻尼状态。这种状态切换的过程中会产生超调，影响系统精度。传统平台式惯导系统不能很好的解决这一问题，而捷联惯导系统利用一个数学上投影平台取代了物理上的稳定平台，这一改变为从改进解算方法的角度来进行阻尼创造了可能。

综上所述，现有技术存在的问题是：传统的长航时惯导系统一般使用惯导工作状态切换的方法，即当载体以恒定速度、航向航行时，使惯导工作在阻尼状态，而当载体机动航行时，将惯导切换到无阻尼状态。这种状态切换的过程中会产生超调，影响系统精度。

解决以上问题及缺陷的难度为：传统惯导系统阻尼切换过程中产生的超调，是由控制理论的自身机理产生，没有办法去消除。

解决以上问题及缺陷的意义为：因为传统的阻尼切换过程中，产生超调的时间比较长，在此期间不能提供精确的导航信息，在使用中会产生较大的影响。消除在阻尼切换时产生的超调，可以有效的提高导航信息的精度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种光纤陀螺捷联惯导阻尼方法、系统、载体机、终端及应用。

本发明是这样实现的，一种新型光纤陀螺捷联惯导阻尼方法包括以下步骤：

步骤一，惯导系统包含“无阻尼回路”和“阻尼状态切换回路”加速度计和陀螺仪的输出信号同时传递给两个回路。两个回路同时、独立进行解算；

步骤二，当载体机动时，惯导输出无阻尼回路解算所得的导航参数；当载体由机动状态转换到静止或匀速运动状态时，阻尼回路中加入阻尼网络，输出有阻尼回路解算所得的存在超调量的导航参数；

步骤三，将超调误差存在的时间段称为超调期，其长度约为0.5-0.8个舒拉周期。为避免惯导系统输出的导航参数超调误差过大，在超调期内，仍以无阻尼回路解算出的导航参数作为惯导输出；

步骤四，待系统状态切换超调期结束后，将惯导的输出端切换到阻尼回路，输出阻尼回路解算出的导航参数；由此，超调部分的数据被滤去，只输出无阻尼状态和无超调的阻尼状态的导航参数值。

进一步，无阻尼状态下，网路1和网络2的导航参数输出表达为：