[发明专利]水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法

权利要求书

1.一种水下航行器捷联惯导系统发射后行进间快速初始对准方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、水下航行器在运载平台上进行粗对准：利用惯导测量的地球重力加速度和地球自转角速度，以及运载平台提供的当地纬度L，获得粗略的姿态阵和初始速度vⁿ(t_s0)；

步骤2：将航行器由运载平台发射，以vⁿ(t_s0)为姿态、速度的初值，开始执行航行任务；

步骤3：将航行器从发射开始时刻t_s，直至对准结束时刻t_e的捷联惯导陀螺仪、加速度计数据以及多普勒速度仪的速度储存；

步骤4：将进行逆向变换，变换为并储存；具体逆向变换方法为：将数据的时间序列反向，即t_s→t_e变为t_e→t_s，然后将陀螺仪、多普勒速度数据取反，加速度计数据不变，即

步骤5：以vⁿ(t_s0)为初值，以为输入，进行射后罗经水平对准，得到姿态阵速度vⁿ(t_e0)；

射后罗经水平对准具体实现如下：

捷联惯导系统中以数学平台模拟平台惯导系统的实体平台，为了便于编程计算，设数学平台的更新周期为T_s，离散化为下式

式中，为捷联惯导姿态矩阵；(·)^T为矩阵(·)的转置；和分别是已经储存的捷联惯导陀螺仪、加速度计的测量值和多普勒速度仪的测量值；为转换后的导航系参考速度；是施加给数学平台的控制角速率；其中，数学平台的加速度输出

射后罗经水平对准的水平东向通道和水平北向通道，将水平东向通道和水平北向通道离散化为下式，更新周期仍为T_s

式中，k＝1,2,3...；t_k＝t_s+kT_s；K_E1＝K_N1＝3σ；σ＝2π/T_d；

通过改变T_d的值代替改变σ，能更直观的反映系统收敛情况；

步骤6：以-vⁿ(t_e0)为初值、以逆向的陀螺仪、多普勒速度仪数据为输入，进行逆向航位推算，将载体系下的多普勒测速仪速度转换为导航系下的参考速度逆向航位推算的具体实现如下：

陀螺仪数据和多普勒速度仪的速度数据的更新周期均为T_s，按离散化公式(9)进行递推运算；

式中，下标p＝k-1,p-1＝k；t_p＝t_e-pT_s；

步骤7：以-vⁿ(t_e0)作为初值，以为输入，进行逆向罗经方位对准，得到-vⁿ(t_s1)；捷联惯导逆向数学平台，同样以T_s为周期进行一阶差分离散化，得离散化递推公式如下

设计罗经逆向方位对准通道，同样以T_s为周期进行一阶差分离散化，得离散化递推公式如下

式中,K_U1＝K_U4＝2σ；σ＝2π/T_d；

通过改变T_d的值代替改变σ，能更直观的反映系统收敛情况；

步骤8：以-vⁿ(t_s1)为初值，以陀螺仪、多普勒速度仪数据为输入，进行正向航位推算，将载体系下的多普勒测速仪速度转换为导航系下的参考速度正向航位推算的具体实现如下：

陀螺仪数据和多普勒速度仪的速度数据的更新周期均为T_s，按离散化公式(12)进行迭代运算；

式中，

步骤9：以-vⁿ(t_s1)作为初值，以储存的为输入，进行捷联惯导罗经正向方位对准，得到姿态阵速度vⁿ(t_e1)；

捷联惯导罗经正向方位对准具体实现如下：

捷联惯导正向罗经方位对准数学平台，同样以T_s为周期进行一阶差分离散化，得离散化递推公式如下

设计罗经正向方位对准通道，同样以T_s为周期进行一阶差分离散化，得离散化递推公式如下

式中,T_U1、T_U2、T_U3、T_U4参数的取值与逆向罗经方位对准参数相同；

重复进行步骤6～步骤9，直至对准结束；其中，||·||_max表示矩阵中所有元素绝对值的最大值，ε取罗经对准极限精度的五分之一，即