[发明专利]基于光纤陀螺惯性测量系统的舰船横纵荡信息测量方法

摘要

本发明提供的是一种基于光纤陀螺惯性测量系统的舰船横纵荡信息测量方法。将船用光纤捷联惯性测量系统安装在舰船中心位置，测量舰船横荡、纵荡运动。利用现有的惯性测量系统，利用数字滤波技术对总的位移信息进行处理，提供舰船的横荡、纵荡平动信息。本发明技术具有以下优点：在不需要外界参考信息的情况下，无需增加新的传感器，利用已有的舰船安装的光纤陀螺惯性测量系统上的陀螺和加速度计输出，结合数字滤波技术，实时地提供舰船横荡、纵荡信息，不仅增加了原有惯性测量系统功能，同时可以提高系统的导航参数测量精度。

主权项

1.一种基于光纤陀螺惯性测量系统的舰船横纵荡信息测量方法，其特征是将船用光纤捷联惯性测量系统安装在舰船中心位置，测量舰船横荡、纵荡运动的具体实施步骤如下：步骤1、对船用光纤陀螺捷联惯性系统充分预热，并实时采集三个轴上光纤陀螺和加速度计的输出信号；步骤2、利用陀螺和加速度计的输出，测量舰船实时姿态信息，所述实时姿态信息包括纵摇角α、横摇角β、艏摇角γ，再由姿态信息构成载体坐标系b与地理坐标系t的关系矩阵Cbt=C11C12C13C21C22C23C31C32C33]]>其中C₁₁＝cosβcosγ-sinβsinαsinγC₁₂＝-cosαsinγC₁₃＝sinβcosγ+cosβsinαsinγC₂₁＝cosβsinγ+sinβsinαcosγC₂₂＝cosαcosγ                 ；C₂₃＝sinβsinγ-cosβsinαcosγC₃₁＝-sinβcosαC₃₂＝sinαC₃₃＝cosβcosα步骤3、由舰船航行操控时设定的舰船航迹向与地理北向的夹角，即舰船的主航向角，得到地理坐标系t与半固定坐标系d的关系矩阵进而得到载体坐标系b与半固定坐标系d之间的转换矩阵Cbd=CtdCbt;]]>步骤4、船用光纤捷联惯性测量系统利用陀螺和加速度计的输出，测量得到地理坐标系t上，第n个采样点时，舰船实时速度信息，所述实时速度信息包括地理坐标系x轴上的速度v_x^t(n)、地理坐标系y轴上速度v_y^t(n)、地理坐标系z轴上速度v_z^t(n))；步骤5、利用步骤3中的方向余弦矩阵C_t^d，将地理坐标系t上舰船实时速度信息通过坐标转化，得到半固定坐标系x轴上，第n个采样点时的速度信息v_x^d(n)，和半固定坐标系y轴上，第n个采样点时的速度信息v_y^d(n)，步骤6、将半固定坐标系d下x轴上的速度信息v_x^d(n)和y轴上的速度信息v_y^d(n)进行一次积分，得到半固定坐标系d下，第n个采样点时总的位移量，即半固定坐标系d下y轴上总的位移量s_y^d(n)，以及半固定坐标系d下x轴上总的位移量s_x^d(n)，syd(n)=hΣk=1nvyd(k)]]>sxd(n)=hΣk=1nvxd(k)]]>其中k＝1，2，...n，v_x^d(k)表示半固定坐标系d下x轴上，第k个采样点时的速度信息；v_y^d(k)表示半固定坐标系d下y轴上，第k个采样点时的速度信息；v_x^d(k)与v_y^d(k)在第k个采样点时由步骤1到步骤5的过程测量得到并加以保存；h为光纤陀螺惯性测量系统的采样周期；步骤7、对步骤6中得到的半固定坐标系d下总的位移量s_y^d(n)与s_x^d(n)进行滤波，得到舰船沿艏向和右舷方向的即时高频位移量，即舰船的纵荡信息和横荡信息s^y(n)=syd(n)·ω(n)]]>s^x(n)=sxd(n)·ω(n).]]>