一种船用惯导最优阻尼方法技术

本发明专利技术涉及一种船用惯导最优阻尼方法，包括：步骤1、根据外速度源误差特性设计舰船上可获得多种阻尼外速度源优选使用方案；步骤2、设计可调参数的三阶阻尼网络用于惯导东向水平回路和北向水平回路；步骤3、针对多种阻尼外速度源制定三阶阻尼网络参数调节方案；步骤4、在多种阻尼外速度源切换时刻，进行外速度阻尼源切换的自适应补偿处理。本方法给出外速度源误差特性、优选可获得的外速度源设计强弱不同的阻尼网络实现最优阻尼，在外速度源切换时采用自适应补偿的方式避免外速度干扰引起的速度误差，从而提高了惯导速度精度。从而提高了惯导速度精度。从而提高了惯导速度精度。

【技术实现步骤摘要】
一种船用惯导最优阻尼方法


[0001]本专利技术属于惯性导航系统（以下简称“惯导”）
，具体涉及一种基于不同外速度源的船用惯导最优阻尼方法。

技术介绍

[0002]船用惯导系统通常采用电磁计程仪、多普勒计程仪等测速设备输出的速度信息阻尼舰船主惯导舒勒周期，理论上可以获得高精度的速度信息。但是通过引入外速度进行阻尼的船用惯导系统，其速度精度不仅与惯性元件相关，还与外速度误差变化相关。这是因为，阻尼网络虽然可以有效的提高系统的动态精度，却同时受阻尼外速度源的误差变化影响，导致惯导阻尼后的速度精度下降。同时阻尼系数强弱也导致不同的阻尼效果，阻尼系数越强，对外速度精度依赖越强，阻尼系数越弱，越要求惯导舒勒周期振荡要小，对惯性元件的要求越高。工程上难以实现对惯性元件无限高的要求，也难以实时获得期望精度的最优外速度，为此要在实际使用过程中根据可获得的外速度精度变化优选外速度源并进行阻尼强弱自适应调整。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种可显著提高惯导速度精度的船用惯导最优阻尼方法。
[0004]本专利技术的上述目的通过如下技术方案来实现：一种船用惯导最优阻尼方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据外速度源误差特性设计舰船上可获得多种阻尼外速度源优选使用方案；步骤2、设计可调参数的三阶阻尼网络用于惯导东向水平回路和北向水平回路；步骤3、针对多种阻尼外速度源制定三阶阻尼网络参数调节方案；步骤4、在多种阻尼外速度源切换时刻，进行外速度阻尼源切换的自适应补偿处理。
[0005]进一步的：步骤1中，舰船上可获得阻尼外速度源包括卫导速度源、多普勒对地速度源、多普勒对水速度源和电磁计程仪速度源，四种阻尼外速度源的优选使用顺利为：第一卫导速度源、第二多普勒对地速度源、第三多普勒对水速度源、第四电磁计程仪速度源。
[0006]进一步的：步骤2中，设计可调参数的三阶阻尼网络具体为：以惯导速度和外参考速度的差值作为阻尼网络的输入，设置环节，用去控制加速度计的输出端，使原积分环节变为惯性环节；设置顺馈并联环节，缩短系统的振荡周期；通过积分环节消除陀螺漂移等常值误差的影响；环节、环节、环节共同作用构成三阶阻尼网络抑
制惯导舒勒周期振荡，阻尼网络的参数分别为，北向回路阻尼网络的输入信号采用惯导北速和阻尼外速度源的北速之间的差值，东向回路阻尼网络的输入信号采用惯导东速和阻尼外速度源的东速之间的差值，即(1)(2)式中：——惯导北速；——惯导东速；——阻尼外速度源北速；——阻尼外速度源东速；——惯导北速和阻尼外速度源北速之间的差值；——惯导东速和阻尼外速度源东速之间的差值；s——拉普拉斯变换的复变量。
[0007]进一步的：步骤3中，四种阻尼外速度源的阻尼参数分别如下：卫导速度源：k1=0.0275、k2=193.8212、k3=0.7833；多普勒对地速度：k1=0.0138、k2=54.2447、k3=0.1279；多普勒对水速度：k1=0.0092、k2=25.5344、k3=0.0439；电磁计程仪速度：k1=0.0079、k2=20.3290、k3=0.0325。
[0008]进一步的：步骤4中，在切换时刻计算东向速度修正值和北向速度修正值，计算公式为：(3)(4)式中：——前一时刻阻尼网络用的东向外参考速度；——前一时刻阻尼网络用的北向外参考速度；——当前时刻阻尼网络用的东向外参考速度；——当前时刻阻尼网络用的北向外参考速度；每个导航解算周期，使用和处理当前时刻阻尼外速度源的速度信息、，得到当前时刻阻尼网络用于阻尼的外速度、，计算公式如下：(5)
(6)在阻尼外速度源不改变的情况下，阻尼外速度源的速度修正值和不更新，仅在阻尼外速度源改变的情况下才更新阻尼外速度源的速度修正值和。
[0009]本专利技术具有的优点和积极效果：1、本专利技术设计了船用惯导阻尼外速度源的优选方案和切换自适应处理方案，解决了外速度源切换带来的干扰引起阻尼网络波动进而影响惯导速度精度问题。
[0010]2、本专利技术设计了可进行阻尼参数自动调节的三阶水平阻尼网络，实现了最优阻尼技术，使本船用惯导最优阻尼技术具备可行性。
[0011]3、本船用惯导最优阻尼方法，显著提高了惯导速度精度，满足了战时高精度导航需求和武备系统要求。
附图说明
[0012]图1是本专利技术北向回路三阶阻尼网络结构构成示意图；图2是本专利技术东向回路三阶阻尼网络结构构成示意图。
具体实施方式
[0013]以下结合附图并通过实施例对本专利技术的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
[0014]一种船用惯导最优阻尼方法，请参见图1和2，其专利技术点为，包括如下步骤：步骤1、根据外速度源误差特性设计舰船上可获得多种阻尼外速度源优选使用方案舰船上可获得阻尼外速度源包括卫导速度、多普勒对地速度、多普勒对水速度和电磁计程仪速度。卫导测速根据多普勒频移原理，实时性好，测速误差主要表现为噪声，测速误差0.1kn（1σ），测速误差的均值可忽略。多普勒测速包含对水速度和对地速度，对水测速要求水深大于30米，对地测速要求水深不深于200米（非大深度多普勒计程仪），测速原理上是线性的，经过精确标定标度因数和补偿安装误差，因此多普勒对地速度在水深允许范围内具有较高的测速精度；多普勒对水速度测速的绝对精度受海流影响，虽然测速原理上是线性的，但受海流的影响其速度精度比多普勒随地速度精度低。电磁计程仪测量对水速度，测量航速与实际航速之间呈非线性关系，测速绝对精度受海流和航速影响，测速精度相对较低。
[0015]在对外速度源测速特性分析基础上设计阻尼外速度源优选方案：优先使用卫导速度，没有卫导速度优先选择多普勒对地速度，没有多普勒对地速度优先选择多普勒对水速度，最后选择电磁计程仪速度。
[0016]步骤2、设计可调参数的三阶阻尼网络用于惯导东向水平回路和北向水平回路设计可调参数的三阶阻尼网络，附图1为北向回路三阶阻尼网络构成，附图2为东向回路三阶阻尼网络结构构成。以惯导速度和外参考速度差值作为阻尼网络的输入，设置
环节，用去控制加速度计的输出端，使原积分环节变为惯性环节；设置顺馈并联环节缩短系统的振荡周期；通过积分环节消除陀螺漂移等常值误差的影响。环节、环节、环节共同作用构成三阶阻尼网络，阻尼网络的参数分别为。北向回路三阶阻尼网络的输入信号采用惯导北速和外速度源的北速之间的差值，东向回路三阶阻尼网络的输入信号采用惯导东速和外速度源的东速之间的差值，即(1)(2)式中：——惯导北速；——惯导东速；——阻尼外速度源北速；——阻尼外速度源东速；——惯导北速和阻尼外速度源北速之间的差值；——惯导东速和阻尼外速度源东速之间的差值；s——拉普拉斯变换的复变量。
[0017]根据惯导北速（或东速）和阻尼外速度源北速（或东速）之间的差值作为输入进行控制调节，抑制速度误差的舒勒振荡项。基于阻尼网络这种特性，阻尼网络设计应用遵循以下原则：a)外速度源速度精度越高，则控制信号越稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用惯导最优阻尼方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据外速度源误差特性设计舰船上可获得多种阻尼外速度源优选使用方案；步骤2、设计可调参数的三阶阻尼网络用于惯导东向水平回路和北向水平回路；步骤3、针对多种阻尼外速度源制定三阶阻尼网络参数调节方案；步骤4、在多种阻尼外速度源切换时刻，进行外速度阻尼源切换的自适应补偿处理。2.根据权利要求1所述的船用惯导最优阻尼方法，其特征在于：步骤1中，舰船上可获得阻尼外速度源包括卫导速度源、多普勒对地速度源、多普勒对水速度源和电磁计程仪速度源，四种阻尼外速度源的优选使用顺利为：第一卫导速度源、第二多普勒对地速度源，第三多普勒对水速度源，第四电磁计程仪速度源。3.根据权利要求2所述的船用惯导最优阻尼方法，其特征在于：步骤2中，设计可调参数的三阶阻尼网络具体为：以惯导速度和外参考速度的差值作为阻尼网络的输入，设置环节，用去控制加速度计的输出端，使原积分环节变为惯性环节；设置顺馈并联环节，缩短系统的振荡周期；通过积分环节消除陀螺漂移等常值误差的影响；环节、环节、环节共同作用构成三阶阻尼网络抑制惯导舒勒周期振荡，阻尼网络的参数分别为，北向回路阻尼网络的输入信号采用惯导北速和阻尼外速度源的北速之间的差值，东向回路阻尼网络的输入信号采用惯导东速和阻尼外速度源的东速之间的差值，即(1)(2)式中：——惯导北速；——...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁春蕾，赵汪洋，刘伟，王远明，刘雨豪，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：