專利名稱：：光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)阻尼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種消除光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的振蕩誤差的方法，具體地說是一種在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的特定位置加入調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)改變捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差振蕩特性，消除系統(tǒng)的三種周期振蕩誤差的方法。(二)
背景技術(shù)：
：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種以陀螺和角速度計為測量元件的自主式的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由于其測量精度高、具有實時性，并且測量過程中不需要任何外部信息，自主性強，被廣泛的應(yīng)用與航空航天，航海等方面。其基本原理主要是利用重力加速度和地球轉(zhuǎn)速信息進行導(dǎo)航，利用舒拉條件屏蔽外部加速度干擾。這些基本原理決定了慣導(dǎo)系統(tǒng)含有振蕩性質(zhì)的系統(tǒng)，這些振蕩正是與其導(dǎo)航所利用的原理所造成的舒拉振蕩周期、傅科振蕩周期和地球振蕩周期。對于飛機、火箭等加速度很大，使用時間很短的運載體，振蕩偏差和誤差的積累不會太嚴重。而對于船艦等加速度很小，使用時間又長的運載體，這些振蕩的誤差對系統(tǒng)的影響增大，而且隨時間積累，這就需要對振蕩誤差加以消除?，F(xiàn)今各國所使用的高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)多數(shù)為平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)，一種有效的去除平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)中的所固有舒拉振蕩周期、傅科振蕩周期和地球振蕩周期振蕩誤差的方法就是在系統(tǒng)中使用阻尼技術(shù)，從而有效的去除振蕩誤差。捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)是直接與運載體固聯(lián)的導(dǎo)航系統(tǒng)。在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中，陀螺儀不再通過常平架與載體旋轉(zhuǎn)運動隔離，而是完全和載體同步運動。捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的穩(wěn)定時間短，可靠性高等優(yōu)點使其更適應(yīng)現(xiàn)代化艦船導(dǎo)航的需要。在捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中，一般采用引入其他導(dǎo)航信息組合校正的方法來提高精度。但是在一些特殊場合，外界導(dǎo)航系統(tǒng)不可用或大部分不可用時，利用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)本身的信息來提高精度，目前的研究還很少。從理論上來說，平臺式慣導(dǎo)系統(tǒng)的阻尼技術(shù)也可以用于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中。然而捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中使用的導(dǎo)航基準是數(shù)學(xué)平臺，不同于平臺慣導(dǎo)中的物理平臺，阻尼技術(shù)的實現(xiàn)方法也有所區(qū)別。在2007年4月第39巻第2期《南京航空航天大學(xué)學(xué)報》中的《航姿系統(tǒng)內(nèi)阻尼的模糊自適應(yīng)濾波算法》中，以自適應(yīng)內(nèi)阻尼的方式應(yīng)用于航姿系統(tǒng)中，然而無法消除慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度以及位置的誤差振蕩。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種完全不受外界信息量制約，能夠自主的消除捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中所固有的誤差振蕩特性的光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)阻尼方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的主要包括如下步驟步驟1、經(jīng)過初始對準得到載體的初始姿態(tài)；步驟2、由光纖陀螺測得載體坐標系上的角速度輸入，由加速度計測得載體坐標系上的加速度輸入，得到的角速度為^,t《，加速度為尸=其中"ibb為b系即載體坐標系相對于i系即地球慣性坐標系的角速度向量在b系上的投影；fb載體所受到的非引力加速度向量在b系上的投影；步驟3、利用步驟1中所得到的初始姿態(tài)信息計算初始姿態(tài)矩陣T，cos((//)cos(力+sin((//)sin(6)sin(力sin(y/)cos(0)cos(^//)sin(力-sin(^/)sin(^)cos(力T=cos(i/z)sin(e)sin(;K)-sin(i//)cos(7)cos(0)cos(y/)-sin(^/)sin(;K)-cos(^/)sin(0)cos(;K)陽cos(0)sin(力sin(S)cos(6)cos(力其中，e、Y、v分別為歐拉角意義下的俯仰、橫滾和偏航姿態(tài)角；步驟4、利用姿態(tài)矩陣T將步驟2中所得的載體系加速度計輸出轉(zhuǎn)化為平臺系加速度fP=Tfb;步驟5、利用步驟1中得到的初始姿態(tài)信息，得出當前的各速度和角速度值，其中，速度與位置已知，北向與東向速度投影為V,和Vt，經(jīng)緯度為A與p，《0<,ecospsinptanp其中，"^為地球自轉(zhuǎn)角速度，R為地球半徑；"J為e系即地球坐標系相對于i系的角速度向量在P系即平臺坐標系上的投影；"J為P系相對于e系的角速度向量在p系上的投影；步驟6、利用前一時刻速度信息通過速度微分方程修正在本時刻速度，并對速度進行積分更新本時刻位置信息，并輸出慣導(dǎo)系統(tǒng)計算所得的載體速度和位置信息，速度更新微分方程為經(jīng)緯度位置計算方程為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>步驟7、將步驟6中輸出的速度信息進行水平阻尼，先經(jīng)過合適的水平阻尼網(wǎng)絡(luò)H，然后再將經(jīng)過阻尼的速度信息引入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；將地球角速度信息經(jīng)過方位阻尼網(wǎng)絡(luò)，然后再將經(jīng)過阻尼的地球角速度信息引入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，《,<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>所述水平阻尼網(wǎng)絡(luò)H為(^+8.50xl(r4)("9.412xl0、7("8.0xl(T3)(^+1.0xlO-2所述方位阻尼網(wǎng)絡(luò)Y為/+7.173x10—、+21,53x10—1Q''+12x10—、+36x10—步驟8、利用步驟7所得的各角速度以及步驟2中測得的角速度計算載體對數(shù)學(xué)平臺系的姿態(tài)角速度!^)=1.669-」'Pb矩陣T，步驟9、利用步驟8中所提供的當前姿態(tài)角速度'pbM吏用四元數(shù)更新當前的姿態(tài)通過更新四元數(shù)值對應(yīng)跟新姿態(tài)矩陣T:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>將計算所得四元數(shù)歸一化，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>T=然后更新姿態(tài)矩陣T:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>2(秘-鏈)《02--《+《步驟10、利用步驟9中所得當前姿態(tài)矩陣T得到當前姿態(tài)，并輸出載體姿態(tài)角，9=arcsinT32—J;,parctan-"L31y=arctan.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>角度修正如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>步驟11、循環(huán)至步驟4進入下一個時間的循環(huán)，在每一個系統(tǒng)周期中在步驟6與步驟10的位置輸出本時刻載體的姿態(tài)，速度和位置信息。本發(fā)明是針對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的振蕩特性進行捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)改進的技術(shù)，成功的去除了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出姿態(tài)、速度以及位置中的三種周期振蕩誤差，提高了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。本發(fā)明提供了一種完全不受外界信息量制約的，能夠自主的消除捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中所固有的誤差振蕩特性的阻尼技術(shù)。在無阻尼捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)改進，將阻尼技術(shù)應(yīng)用于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。設(shè)計阻尼網(wǎng)絡(luò)既時要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又要保證阻尼網(wǎng)絡(luò)能有效的消除系統(tǒng)振蕩，還要保證阻尼網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)態(tài)時不影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的舒拉條件。為了滿足以上要求，經(jīng)過分析及多次嘗試后選擇阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。本發(fā)明在系統(tǒng)水平回路的速度信息處加入合適的水平阻尼，以消除系統(tǒng)的舒拉周期振蕩以及傅科周期振蕩。在地球角速度輸入信息處加入合適的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)，以消除系統(tǒng)的24小時周期的地球周期振蕩。從而提高船用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。(四)圖1為本發(fā)明的技術(shù)方案的流程圖。圖2為本發(fā)明中阻尼方案的阻尼原理圖。圖3到圖5為無阻尼捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)與水平阻尼方案捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)角、速度和位置誤差輸出比較。其中，虛線表示無阻尼捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出，實線表示加入水平阻尼的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出。圖6到圖8為無阻尼捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)與水平阻尼方案捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)角、速度和位置誤差輸出比較。其中，虛線表示加入水平阻尼的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出，實線表示加入水平阻尼和方位阻尼的全阻尼捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出。(五)具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖l，能夠自主消除捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)固有震蕩的阻尼技術(shù)方案如下步驟1、經(jīng)過初始對準得到載體的初始姿態(tài)。步驟2、由光纖陀螺測得載體坐標系上的角速度輸入，由加速度計測得載體坐標系069,eCOSpsinp上的加速度輸入:得到的角速度為W:=其中"ibb為b(載體坐標系)相對于i系(地球慣性坐標系)的角速度向量在b系上的投影；fb載體所受到的非引力加速度(比力)向量在b系上的投影。后文所用的向量的描述方式與此相同。步驟3、利用步驟1中所得到的姿態(tài)信息計算初始姿態(tài)矩陣T。cos(f^)cos("+sin(v)sin(e)sin(力sin(^")cos(0)cos(^/)sin(力-sin(^/)sin(0)cos(力!T=cos(^/)sin(0sin(;K)-sin(^/)cosO)cos(6>)cos(y)-sin(y)sin(;K)-cos(^/)sin(e)cosO)-cos(0sin(j)sin(P)cos(P)cos(力(1)其中，e、y、v分別為歐拉角意義下的俯仰、橫滾和偏航姿態(tài)角步驟4、利用姿態(tài)矩陣T將步驟2中所得的載體系加速度計輸出轉(zhuǎn)化為平臺系(數(shù)學(xué)平臺系跟蹤地理坐標系)加速度fp=Tfb。步驟5、利用步驟1中得到的初始信息，得出當前的各速度和角速度值。其中，速度與位置已知，北向與東向速度投影為V,和Vv，經(jīng)緯度為A與p。那么可得《=■tanp(2)^為地球自轉(zhuǎn)角速度，R為地球半徑t在P系(平臺坐標系)上的投影；"J為e系(地球坐標系)相對于為P系相對于e系的角速度向量其中，oi系的角速度向』在P系上的投影；步驟6、利用前一時刻速度信息通過速度微分方程修正在本時刻速度，并對速度進行積分更新本時刻位置信息，并輸出慣導(dǎo)系統(tǒng)計算所得的載體速度和位置信息。速度更新微分方程為K《—(2《+《)K經(jīng)緯度位置計算方禾、王4，加速度為/'=/，sMs<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(4)步驟7、將步驟6中輸出的速度信息進行水平阻尼，令其先經(jīng)過合適的水平阻尼網(wǎng)絡(luò)H，然后再將經(jīng)過阻尼的速度信息引入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。將地球角速度信息經(jīng)過方位阻尼網(wǎng)絡(luò)，然后再將經(jīng)過阻尼的地球角速度信息引入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。K,0<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>設(shè)計阻尼網(wǎng)絡(luò)既時要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又要保證阻尼網(wǎng)絡(luò)能有效的消除系統(tǒng)振蕩，還要保證阻尼網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)態(tài)時不影響慣導(dǎo)系統(tǒng)的舒拉條件。為了滿足以上要求，經(jīng)過分析及多次嘗試得到阻尼網(wǎng)絡(luò)設(shè)計如下水平阻尼網(wǎng)絡(luò)H設(shè)計為("8.50x10—4)(,y+9.412xl0一2)//('s-):^--^、(6+8.0x10-3)("1.0xl0-"方位阻尼網(wǎng)絡(luò)Y設(shè)計為+7.173xl(T、+21.53y(力=1.669-」:10-10義、.，—"_乂+12xl0—、+36xl0—IQ步驟8、利用步驟7算得的各角速度以及步驟2中測得的角速度計算載體對數(shù)學(xué)平臺系的姿態(tài)角速度'Pb矩陣Tcft)(6)步驟9、利用步驟8中所提供的當前姿態(tài)角速度"pbM吏用四元數(shù)更新當前的姿態(tài)通過更新四元數(shù)值對應(yīng)跟新姿態(tài)矩陣T:40<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>將計算所得四元數(shù)歸一化c<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>步驟10、利用步驟9中所得當前姿態(tài)矩陣T得到當前姿態(tài)，并輸出載體姿態(tài)角。9=arcsinT.,.，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>角度修正如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>步驟11、循環(huán)至步驟4進入下一個時間的循環(huán)，在每一個系統(tǒng)周期中在步驟6與步驟10的位置輸出本時刻載體的姿態(tài)，速度和位置信息。權(quán)利要求一種光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)阻尼方法，其特征是主要包括如下步驟步驟1、經(jīng)過初始對準得到載體的初始姿態(tài)；步驟2、由光纖陀螺測得載體坐標系上的角速度輸入，由加速度計測得載體坐標系上的加速度輸入，得到的角速度為加速度為其中ωibb為b系即載體坐標系相對于i系即地球慣性坐標系的角速度向量在b系上的投影；fb載體所受到的非引力加速度向量在b系上的投影；步驟3、利用步驟1中所得到的初始姿態(tài)信息計算初始姿態(tài)矩陣T，<mrow><mi>T</mi><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&psi;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>-</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&theta;</mi><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&gamma;</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>其中，θ、γ、ψ分別為歐拉角意義下的俯仰、橫滾和偏航姿態(tài)角；步驟4、利用姿態(tài)矩陣T將步驟2中所得的載體系加速度計輸出轉(zhuǎn)化為平臺系加速度fp＝Tfb；步驟5、利用步驟1中得到的初始姿態(tài)信息，得出當前的各速度和角速度值，其中，速度與位置已知，北向與東向速度投影為Vx和Vy，經(jīng)緯度為λ與，其中，ωie為地球自轉(zhuǎn)角速度，R為地球半徑；ωiep為e系即地球坐標系相對于i系的角速度向量在p系即平臺坐標系上的投影；ωepp為p系相對于e系的角速度向量在p系上的投影；步驟6、利用前一時刻速度信息通過速度微分方程修正在本時刻速度，并對速度進行積分更新本時刻位置信息，并輸出慣導(dǎo)系統(tǒng)計算所得的載體速度和位置信息，速度更新微分方程為<mrow><msub><mover><mi>V</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mi>x</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>f</mi><mi>x</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>iez</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>epz</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><msub><mi>V</mi><mi>y</mi></msub></mrow><mrow><msub><mover><mi>V</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mi>y</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>f</mi><mi>y</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><msubsup><mrow><mn>2</mn><mi>&omega;</mi></mrow><mi>iez</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>epz</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><msub><mi>V</mi><mi>x</mi></msub></mrow>經(jīng)緯度位置計算方程為步驟7、將步驟6中輸出的速度信息進行水平阻尼，先經(jīng)過合適的水平阻尼網(wǎng)絡(luò)H(s)，然后再將經(jīng)過阻尼的速度信息引入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；將地球角速度信息經(jīng)過方位阻尼網(wǎng)絡(luò)Y(s)，然后再將經(jīng)過阻尼的地球角速度信息引入捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，<mrow><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>ep</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>V</mi><mi>y</mi></msub><msub><mi>R</mi><mi>M</mi></msub></mfrac><mi>H</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mfrac><msub><mi>V</mi><mi>x</mi></msub><msub><mi>R</mi><mi>N</mi></msub></mfrac><mi>H</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mfrac><msub><mi>V</mi><mi>x</mi></msub><msub><mi>R</mi><mi>N</mi></msub></mfrac><mi>tan</mi><mi>&phi;H</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow><mrow><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>ie</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>&Omega;</mi><mi>cos</mi><mi>&phi;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>&Omega;</mi><mi>sin</mi><mi>&phi;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>所述水平阻尼網(wǎng)絡(luò)H(s)為<mrow><mi>H</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>8.50</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>4</mn></mrow></msup><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>9.412</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>2</mn></mrow></msup><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>8.0</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>3</mn></mrow></msup><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>1.0</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>2</mn></mrow></msup><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>所述方位阻尼網(wǎng)絡(luò)Y(s)為<mrow><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>1.669</mn><mo>&CenterDot;</mo><mfrac><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>7.173</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>5</mn></mrow></msup><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>21.53</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>10</mn></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>12</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>5</mn></mrow></msup><mi>s</mi><mo>+</mo><mn>36</mn><mo>&times;</mo><msup><mn>10</mn><mrow><mo>-</mo><mn>10</mn></mrow></msup></mrow></mfrac></mrow>步驟8、利用步驟7所得的各角速度以及步驟2中測得的角速度計算載體對數(shù)學(xué)平臺系的姿態(tài)角速度ωpbb，<mrow><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pb</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>ib</mi><mi>b</mi></msubsup><mo>+</mo><msup><mi>T</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>ie</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>ep</mi><mi>p</mi></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>步驟9、利用步驟8中所提供的當前姿態(tài)角速度ωpbb使用四元數(shù)更新當前的姿態(tài)矩陣T，通過更新四元數(shù)值對應(yīng)跟新姿態(tài)矩陣T<mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mover><mi>q</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>0</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>q</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>q</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mi>q</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>3</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mo>-</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbx</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>-</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pby</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>-</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbz</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbx</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd></mtd><mtd><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbz</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>-</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pby</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pby</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>-</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbz</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd></mtd><mtd><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbx</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd></mtr><mtr><mtd><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbz</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pby</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd><mo>-</mo><msubsup><mi>&omega;</mi><mi>pbx</mi><mi>b</mi></msubsup></mtd><mtd></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>將計算所得四元數(shù)歸一化，<mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><msqrt><msubsup><mi>q</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></msqrt></mfrac><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>然后更新姿態(tài)矩陣T<mrow><mi>T</mi><mo>=</mo><mtable><mtr><mtd><mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>q</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></mtd><mtd><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><mi></mi><mo>-</mo><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><msubsup><mi>q</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></mtd><mtd><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><msub><mi>q</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>3</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>q</mi><mn>0</mn></msub><msub><mi>q</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><msubsup><mi>q</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup><mi>q</mi><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow></mtd></mtr></mtable><mo>;</mo></mrow>步驟10、利用步驟9中所得當前姿態(tài)矩陣T得到當前姿態(tài)，并輸出載體姿態(tài)角，θ＝arcsinT32<mrow><mi>&gamma;</mi><mo>=</mo><mi>arctan</mi><mfrac><mrow><mo>-</mo><msub><mi>T</mi><mn>31</mn></msub></mrow><msub><mi>T</mi><mn>33</mn></msub></mfrac></mrow><mrow><mi>&psi;</mi><mo>=</mo><mi>arctan</mi><mfrac><mrow><mo>-</mo><msub><mi>T</mi><mn>12</mn></msub></mrow><msub><mi>T</mi><mn>22</mn></msub></mfrac></mrow>角度修正如下步驟11、循環(huán)至步驟4進入下一個時間的循環(huán)，在每一個系統(tǒng)周期中在步驟6與步驟10的位置輸出本時刻載體的姿態(tài)，速度和位置信息。全文摘要本發(fā)明提供的是一種光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)阻尼方法。主要包括經(jīng)過初始對準得到載體的初始姿態(tài)；測得載體坐標系上的角速度輸入和加速度輸入；計算初始姿態(tài)矩陣；將載體系加速度計輸出轉(zhuǎn)化為平臺系加速度；得出當前的各速度和角速度值；速度信息進行水平阻尼；計算載體對數(shù)學(xué)平臺系的姿態(tài)角速度；使用四元數(shù)更新當前的姿態(tài)矩陣；輸出載體姿態(tài)角；進入下一個時間的循環(huán)。本發(fā)明在系統(tǒng)水平回路的速度信息處加入合適的水平阻尼，以消除系統(tǒng)的舒拉周期振蕩以及傅科周期振蕩。在地球角速度輸入信息處加入合適的方位阻尼網(wǎng)絡(luò)，以消除系統(tǒng)的24小時周期的地球周期振蕩。從而提高船用捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。文檔編號G01C21/20GK101696883SQ20091007310公開日2010年4月21日申請日期2009年10月29日優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日發(fā)明者付建楠,奔粵陽,張義,張鑫,徐博,李仔冰,柴永利,王武劍,高偉,龔晶申請人:哈爾濱工程大學(xué);