【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及运载体长航程导航，属于惯性导航领域，特别涉及一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航方法及装置。
技术介绍
1、惯性技术是一项涉及多学科的综合技术，涵盖惯性导航和惯性制导、惯性仪表、惯性测量以及相关系统和装置技术。惯性导航系统凭借自身的惯性敏感元件进行导航参数测量，无需外界信息，因此不受干扰影响，具有良好的隐蔽性，是完全自主的导航系统。
2、随着惯性导航系统在卫星、火箭、舰艇等载体上的广泛应用，对导航系统的精度和可靠性提出了更高要求，这直接关系到载体任务执行的成败。提升惯导系统的可靠性和精度主要有两种途径：一是提高单个仪表的质量和精度，需要对惯性仪表的加工工艺和技术指标提出更高要求，成本较高；另一种方法是采用冗余方案来提高系统可靠性和精度，这是一种相对可行的方式，实施起来也较为容易。
3、长航程的导航需求，开展较低成本、自主性、较高精度的导航定位具有十分重要的意义。但是传统的惯性导航方法仅可以在有限的时间内为运载体提供相对精确的导航数据，对于长时间在水下的任务，传统的纯惯性导航方法无法始终维持高精度的导航。现有的主要精度提高方法包括提高仪器件精度、提高算法精度、增加冗余辅助等。其中前两者发展已久，再提高的难度和成本都较高，因此通过增加冗余辅助提高惯性导航精度成为研究的重点方向。冗余惯性导航系统可按级别分为系统级冗余和器件级冗余。系统级冗余指采用两套及以上惯导系统，通过统一处理各子系统输出数据来提升导航性能。这种冗余方式可以显著提高系统可靠性，但也会增加系统复杂度和成本投入，主要应用于长时间工
4、目前现有的主流的增加冗余辅助的纯惯性导航方法仍存在以下问题：(1)大多集中在系统级冗余辅助，成本较高，不利于大规模使用。(2)传统冗余器件辅助纯惯性导航方法精度提升较低。(3)传统计算方法未能深入挖掘增加冗余器件对于导航精度提升的最大效用，仅仅停留在替代某一器件上。因此，研发一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航方法对保障运载体执行任务具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航方法及装置，针对运载体长航时导航能力，提高纯惯性导航能力。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，应用于运载体中，所述装置包括惯导系统模块、冗余加速度计模块、同步时钟模块、姿态误差解算模块和导航综合解算模块；
3、其中，所述惯导系统模块包括陀螺仪和第一加速度计，可向冗余加速度计模块和导航综合解算模块输出陀螺仪及第一加速度计的数值；
4、所述冗余加速度计模块中设有冗余的第二加速度计，利用第二加速度计所提供的信息进行辅助导航，第二加速度计相较于惯导系统模块中的第一加速度计具有更高精度；
5、所述同步时钟模块用于将冗余加速度计模块的信息与惯导系统模块的信息整合起来，对冗余加速度计模块的信息与惯导系统模块进行统一控制，发送时钟信号，并且在导航解算中，为了保持时空一致性对数据进行起始点对齐；
6、所述姿态误差解算模块用于在接收到冗余加速度计模块的第二加速度计的信息以及惯导系统的陀螺仪和第一加速度计数据后，通过深度学习挖掘两者之间与姿态误差间的关联，反演出姿态误差的校正量，并输入到导航综合解算模块中，实现误差的抑制；
7、所述导航综合解算模块根据惯导系统输出的第一加速度计数据和陀螺仪数据、冗余加速度计模块输出的第二加速度计数据以及姿态误差解算模块输出的姿态误差解算数据进行数据处理，输出反演校正解算后的导航信息。
8、进一步，所述惯导系统模块可选用光纤惯导系统、微机电惯导系统、激光惯导系统或静电惯导系统。
9、进一步，所述冗余加速度计模块包括第二加速度计、电源系统、加速度计if板和旋转调制单元；所述第二加速度计为加速度计三元组。
10、进一步，所述加速度计三元组由三个相互正交的高精度加速度计所组成，并且安装时分别与惯导系统的三轴方向一致。
11、进一步，所述旋转调制单元可在冗余加速度计模块与惯导系统非固连情况下启动，根据使用者预设的第二加速度计姿态进行调制，对第二加速度计的测量数据进行误差调制，完成运载体的加速度解调。
12、进一步，所述加速度计if板用于将第二加速度计输出的电流信号转变为数字信号。
13、进一步，所述导航综合解算模块的输入端包括惯导系统输出的第一加速度计数据和陀螺仪数据、冗余加速度计模块输出的第二加速度计数据以及姿态误差解算模块输出的姿态误差解算数据；通过误差补偿与数据校正单元、四元数转换单元、姿态解算单元、加速度坐标转换单元和导航计算单元、导航定位解算单元进行数据处理，最终输出反演校正解算后的导航信息。
14、进一步，所述误差补偿与数据校正单元利用第二加速度计的更精确的加速度信息，对惯导系统输出的较低精度的第一加速度信息进行补偿；当第二加速度计采用三轴正交的三支高精度加速度计时，在误差补偿与数据校正模块直接替代原有惯导系统输出的较低精度的第一加速度计加速度信息；而在第二加速度计采用的高精度加速度计不满三支时，则选择首先将已有的同向高精度第二加速度计的输出直接替代对应向的惯导系统的较低精度的第一加速度计信息，其次对于无对应同向高精度加速度计冗余辅助的其他轴向的惯导系统的较低精度的第一加速度计，利用第二加速度计及其同向较低精度的第一加速度计的误差信息，通过深度学习算法学习其误差补偿关系，并反演补偿到其余轴上，对误差进行校正。
15、另一方面，本专利技术提供一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航方法，所述方法包括以下步骤：
16、s1.获取运载体的运动数据，同步时钟模块同步发送启动指令，并协调控制惯导系统模块及冗余加速度计模块的数据采集与输出，其中，惯导系统模块的输出数据为第一加速度计何陀螺仪的数据信息，冗余加速度计模块的输出数据为第二加速度计的数据信息；第二加速度计采用高精度加速度计三元组；
17、s2.惯导系统模块的输出数据与冗余加速度计模块的输出数据在导航综合解算模块中首先进行导航解算，将高精度加速度计三元组中的三轴正交的三支高精度加速度计数据在误差补偿与数据校正单元中直接替代惯导系统模块输出的第一加速度计的加速度信息；
18、s3.导航解算，姿态误差解算模块中对姿态误差进行估计解算，分别将惯导系统模块的陀螺仪输出数据、第一加速度计输出数据以及冗余的第二加速度计输出的信息作为网络的输入信息，并以四元数的方式输出误差校正结果；
19、s4.通过学习解算后的姿态误差解算数据被输入到导航综合解算模块中进行姿态的补偿解算，并将最本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，应用于运载体中，其特征在于，所述装置包括惯导系统模块、冗余加速度计模块、同步时钟模块、姿态误差解算模块和导航综合解算模块；
2.根据权利要求1所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述惯导系统模块选用光纤惯导系统、微机电惯导系统、激光惯导系统或静电惯导系统。
3.根据权利要求1所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述冗余加速度计模块包括第二加速度计、电源系统、加速度计IF板和旋转调制单元；所述第二加速度计为加速度计三元组。
4.根据权利要求3所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述加速度计三元组由三个相互正交的高精度加速度计所组成，并且安装时分别与惯导系统的三轴方向一致。
5.根据权利要求3所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述旋转调制单元在冗余加速度计模块与惯导系统非固连情况下启动，根据使用者预设的第二加速度计姿态进行调制，对第二加速度计的测量数据进行误差调制，完成运载体的加速度解调。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，应用于运载体中，其特征在于，所述装置包括惯导系统模块、冗余加速度计模块、同步时钟模块、姿态误差解算模块和导航综合解算模块；
2.根据权利要求1所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述惯导系统模块选用光纤惯导系统、微机电惯导系统、激光惯导系统或静电惯导系统。
3.根据权利要求1所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述冗余加速度计模块包括第二加速度计、电源系统、加速度计if板和旋转调制单元；所述第二加速度计为加速度计三元组。
4.根据权利要求3所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述加速度计三元组由三个相互正交的高精度加速度计所组成，并且安装时分别与惯导系统的三轴方向一致。
5.根据权利要求3所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述旋转调制单元在冗余加速度计模块与惯导系统非固连情况下启动，根据使用者预设的第二加速度计姿态进行调制，对第二加速度计的测量数据进行误差调制，完成运载体的加速度解调。
6.根据权利要求3所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述加速度计if板用于将第二加速度计输出的电流信号转变为数字信号。
7.根据权利要求1所述的基于冗余加速度计的纯惯性深度学习导航装置，其特征在于，所述导航综合解算模块的输入端包括惯导系统输出的第一加速度计数据和陀螺仪数据、冗余加速度计模...
【专利技术属性】
技术研发人员：于化鹏，贺钦源，梁大雷，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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