一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法技术

本发明专利技术属于船体线运动测量技术领域，具体涉及一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法。首先采集陀螺和加速度计数据，导航解算得到准确的垂向加速度数据，经高通滤波器滤除零偏、舒勒振荡等低频干扰项，对高通滤波器的输出信号在升沉频段内进行CZT频谱细化分析，根据自适应相位补偿算法设计自适应全通滤波器，对高通滤波器的输出信号进行相位补偿，得到没有相位误差的加速度信号，经过双重积分后获得升沉位移信息，再次通过高通滤波器和自适应全通滤波器即可得到长时间升沉位移均值为零的升沉位移信息，该方法可以为舰船减荡操作、舰载机升降、舰载武器发射和各种海上平台升沉补偿提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法
本专利技术属于船体线运动测量
，具体涉及一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法。
技术介绍
舰船在行驶过程中存在六自由度的空间运动，其中包含沿3个坐标轴的轴向运动和绕3个坐标轴的旋转运动，在3个沿轴向移动的运动模式中，方位轴上的周期性往复运动(升沉)比舰船自身的横、纵荡更为重要，对舰船的影响和危害最大。船体的升沉运动多产生于行驶过程中与风浪的碰撞，其运动频率与船和浪的遭遇频率相近，其周期通常在5s到25s之间，可归于高频运动。升沉运动信息可应用于许多场景，例如可以为舰船减荡操作提供参考、舰载机升降、舰载武器发射和各种海上平台升沉补偿系统等；捷联式惯性导航系统是升沉测量常用的导航方式之一，其中加速度计可以敏感到对应轴向的比力信息，经坐标系转换后可以实时计算出导航坐标系下的速度、位置等信息，并且具有较高的精度和数据频率。针对惯导垂向通道升沉测量问题，国内外学者都做了大量研究工作，针对滤波器造成的时间延迟问题，文献《Adaptivetuningofheavefilterinmotionsensor》提出了具有低频衰减功能的滤波器，并对滤波器特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：实时采集安装在船体重心处的惯性传感器数据，通过导航解算得到导航坐标系下的垂向加速度az；步骤2：通过数字高通滤波器处理垂向加速度信息得到具有相位超前误差的加速度信息；步骤3：利用CZT频谱细化技术对垂向加速度进行升沉频段内的频谱分析；步骤4：根据细化频谱与需要补偿的相位进行自适应相位补偿计算，并设计自适应全通滤波器；步骤5：通过自适应全通滤波器对具有超前相位误差的垂向加速度信息进行相位补偿，得到输出相位正确的信号；步骤6：对输出相位正确的垂向加速度信号进行双重积分得到升沉信息；步骤7：对升沉位移信号进行步骤2和...

【技术特征摘要】
1.一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1：实时采集安装在船体重心处的惯性传感器数据，通过导航解算得到导航坐标系下的垂向加速度az；步骤2：通过数字高通滤波器处理垂向加速度信息得到具有相位超前误差的加速度信息；步骤3：利用CZT频谱细化技术对垂向加速度进行升沉频段内的频谱分析；步骤4：根据细化频谱与需要补偿的相位进行自适应相位补偿计算，并设计自适应全通滤波器；步骤5：通过自适应全通滤波器对具有超前相位误差的垂向加速度信息进行相位补偿，得到输出相位正确的信号；步骤6：对输出相位正确的垂向加速度信号进行双重积分得到升沉信息；步骤7：对升沉位移信号进行步骤2和步骤5的操作，得到长时间均值为零并且输出相位正确的升沉位移信息。2.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法，其特征在于：步骤2所述的数字高通滤波器需要过滤的低频信号主要有舒勒震荡项和零偏；其中舒勒震荡项的信号周期为频率为2×10-4Hz；零偏误差项变化缓慢，其周期为无穷大，频率趋于零，高通滤波器需要保留的升沉运动信号，其周期为5s～25s，对应升沉频段为0.04Hz～0.2Hz，数字高通滤波器选用三阶高通滤波器，其传递函数表示为下式：式中，Ωp表示系统的通带截止频率，取值为0.004Hz。3.根据权利要求1所述的一种基于相位补偿的捷联惯导升沉测量方法，其特征在于：步骤3所述的CZT频谱细化包括以下步骤：步骤3.1：确定信号所处的频段以及要求的频率分辨率；步骤3.2：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，李帅锋，李欣，黄平，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23