The invention belongs to the field of inertial navigation technology, in particular to an initial self alignment method of inertial platform under static base. The method of \coarse alignment\ and \fine alignment\ is adopted in the method, and the rapid initial self alignment is realized on the static base by utilizing the characteristics of the inertial platform itself stabilizing loop. Firstly, based on the natural characteristics of gravity vector along with the earth rotation, the coarse information of initial attitude of inertial platform is obtained quickly by using the output information of inertial navigation system and the angular velocity of the earth, and the coarse alignment of the system is completed. On this basis, the torque scheme is designed, and the precise alignment of inertial platform is realized by using Kalman filtering technology. The method provided by the invention can effectively improve the speed and accuracy of the initial alignment of the inertial platform, and provides the basis and the method support for improving the performance of the inertial platform navigation system, and has the strong economic benefit and the engineering application value.
【技术实现步骤摘要】
一种静基座下惯性平台初始自对准方法
专利技术属于惯性导航
,特别涉及一种惯性平台初始自对准方法。
技术介绍
惯性平台导航系统(又称平台式惯性导航系统或惯性平台)凭借其高精度的优势一直作为战略导弹等武器系统导航制导与控制系统的核心设备。同捷联惯性导航系统一样,递推式导航算法使得惯性平台导航系统在使用前需要初始对准,其结果将直接影响惯性平台工作性能,进而影响武器系统的响应速度和打击精度。因此,一种快而准的惯性平台初始对准技术一直是国内外的研究热点。基于“调平”+“瞄准”方法(即罗经法)是目前最为常见的惯性平台初始对准方法。该方法“调平”是利用平台上两个水平加速度计,通过调平回路将平台台体调整至与水平面平行。在此基础上进行“瞄准”,即通过瞄准回路和多位置法进行寻北,从而实现惯性平台的方位对准。这种方法的基本原理浅显易懂,采用的算法简单,故在工程上得到了广泛的应用。然而,该方案存在以下缺陷:1)对准与导航工作模式对应的惯性平台工作状态不一致。稳定回路与调平回路和瞄准回路是惯性平台常见的三种工作状态。采用“调平”+“瞄准”的方案时,平台工作于调平回路和瞄准回路。而在实际导航中,平台工作于稳定回路中。由不同的工作状态导致惯性平台的误差特性及控制回路性能均不一样,致使该方案的对准结果存在一定的偏差;2)对准时间较长。惯性平台中三浮陀螺仪在实际使用中,其浮子对外界运动信息较为敏感。特别地,在多位置瞄准过程中,当平台粗加矩和精加矩之间相互切换时,惯性平台会频繁的由静止转入角运动状态或由角运动转为静止状态。受浮子运动影响,陀螺仪会存在瞬时较大偏差,进而影响系统输出。故工 ...
【技术保护点】
一种静基座下惯性平台初始自对准方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立系统模型,具体为:S11、定义相应坐标系,包括:平台坐标p系:以惯性平台几何中心O为原点,Xp轴与X石英加速度计敏感轴平行,Yp轴平行于两个水平石英加速度计敏感轴所确定的平面,并与Xp轴垂直,Zp轴与Xp轴和Yp轴构成右手坐标系;地心坐标e系:以地心Oe为坐标系原点,Xe轴位于赤道平面内,指向地球本初子午线,Ze轴沿地球自转轴指向北极,Ye轴与Xe轴和Ze轴构成右手坐标系;地心惯性坐标i系:以地心Oe为坐标系原点,Xi轴指向平台初始对准起始时刻t0所在的子午线,Zi轴沿地球自转轴指向北极,Yi轴与Xi轴和Zi轴构成右手坐标系;平台惯性坐标ip0系:坐标系原点与平台几何O中心重合,选取t0时刻的平台坐标系作为平台惯性坐标系,该坐标系为惯性坐标系,并不随平台转动而转动;计算平台坐标c系:将计算机所建立的数字平台坐标系定义为计算平台坐标系;导航坐标n系:选择当地地理系作为导航坐标系,Xn轴指向地理北向,Yn轴指向地理天向,Zn轴指向地理东向;S12、建立系统对准模型:根据小角度假设条件,惯性平台短时静漂状态下,平台失准角 ...
【技术特征摘要】
1.一种静基座下惯性平台初始自对准方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立系统模型,具体为:S11、定义相应坐标系,包括:平台坐标p系:以惯性平台几何中心O为原点,Xp轴与X石英加速度计敏感轴平行,Yp轴平行于两个水平石英加速度计敏感轴所确定的平面,并与Xp轴垂直,Zp轴与Xp轴和Yp轴构成右手坐标系;地心坐标e系:以地心Oe为坐标系原点,Xe轴位于赤道平面内,指向地球本初子午线,Ze轴沿地球自转轴指向北极,Ye轴与Xe轴和Ze轴构成右手坐标系;地心惯性坐标i系:以地心Oe为坐标系原点,Xi轴指向平台初始对准起始时刻t0所在的子午线,Zi轴沿地球自转轴指向北极,Yi轴与Xi轴和Zi轴构成右手坐标系;平台惯性坐标ip0系:坐标系原点与平台几何O中心重合,选取t0时刻的平台坐标系作为平台惯性坐标系,该坐标系为惯性坐标系,并不随平台转动而转动;计算平台坐标c系:将计算机所建立的数字平台坐标系定义为计算平台坐标系;导航坐标n系:选择当地地理系作为导航坐标系,Xn轴指向地理北向,Yn轴指向地理天向,Zn轴指向地理东向;S12、建立系统对准模型:根据小角度假设条件,惯性平台短时静漂状态下,平台失准角,即平台坐标系p系与平台计算坐标系c系之间的误差角矢量动力学方程为如下公式:式中[·×]表示矢量的叉乘形式,ωcmd为平台指令角速度,ε表示陀螺仪漂移,w为系统噪声;惯性平台上石英加速度计组的输出Za可表示为如下公式2:其中,矩阵的定义为从坐标系a到坐标系b的姿态转移矩阵,同时定义符号ab表示向量a在坐标系b下表达形式,坐标系a和坐标系b是代指步骤S11中建立的坐标系,表示加速度计自身引起的测量误差,即:公式3中,Ka0为加速度计零偏,Ka1为加速度计刻度因子误差,aAI为加速度计输入,为加速度计刻度因子不对称项,υ为测量噪声;加速度计输入aAI又可写为:其中表示加速度计安装误差矩阵,g表示重力矢量;只考虑加速度计零偏而不计其他误差,将公式3简化为:根据公式1和公式2,取加速度计输出误差(Za+gc)作为观测量,只考虑加速度计和陀螺仪的零偏而不计其他误差,选择失准角陀螺仪零偏ε以及加速度计零偏Ka0共9项未知参数作为滤波器状态量,建立Kalman滤波模型为:其中03×1表示3×1维零矩阵,X表示系统状态量...
【专利技术属性】
技术研发人员:丁智坚,周欢,吴颖川,贺元元,吴东升,王锋,刘建霞,陈圣兵,武龙,
申请(专利权)人:中国人民解放军六三八二零部队吸气式高超声速技术研究中心,
类型:发明
国别省市:四川,51
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