专利名称：基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法
技术领域：
本发明涉及的是一种捷联罗经的导航方法。
背景技术：
在船舶导航系统中，捷联罗经系统是提供航向和水平姿态的捷联惯性系统。罗经系统是一种利用罗经效应原理调整水平姿态、方位角的一种捷联惯性系统工作方案。由于罗经效应的存在，那么在方位误差角的作用下，水平误差角会受到额外的影响。罗经系统利用此种耦合关系，调整水平姿态、方位角。为了确保航向和水平姿态不振荡发散，常用的捷联罗经系统算法仍然沿用平台罗经原理。罗经方案主要 应用在静基座情况下，通过加速度计测得的比力信息，然后经罗经回路，可以计算出修正角速家^然后把计算出来和修正角速车W以及平台对惯性系角速率
在机体坐标系上的分量^从惯性器件所测角速率4中补偿掉，最后利用补偿后的角速率就可以进行姿态解算，实时的输出载体的姿态信息。但是在动基座情况下，比力信息并不能直接用于修正角速率的计算，因为此时存在着外速度的干扰，但是罗经系统本身并不能输出速度信息，所以我们必须设计方案把外速度的有害干扰信息从比力信息中补偿掉，然后再进行解算。针对这个问题，较为传统的方法是完成罗经对准后，从所得到的航向角中直接补偿速度对航向的影响。当然，目前也有不少人提出新方法，如鲍宏杨在《南通航运职业技术学院学报》上发表的《GPS/SINS组合姿态解算的捷联陀螺罗经研究》，经张俊在《中国惯性技术学报》上发表的《捷联罗经的动基座自对准技术》。传统的方法在航向解算结束后才补偿有害加速度，造成的误差过大，并且不满足实时进行姿态解算的要求；新提出的2种方法虽然在解算前补偿了有害加速度，但是均依靠了 GPS或计程仪等外部设备，由于采样不同步和设备不稳定等一些其它因素的影响，会带来较大误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用捷联惯导输出的速度来补偿加速度的影响，从而提高捷联罗经系统的精度的基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法。本发明的目的是这样实现的:步骤1:预热惯性测量组件，所述惯性测量组件包括加速度计和陀螺；步骤2:惯性测量装置测量数据实时输出，加速度计输出比力fb，陀螺输出角速度
Cf步骤3:在同一套惯性测量装置测量数据的支持下，在导航计算机内并行运行捷联惯导系统和捷联罗经系统程序分别建立捷联惯导系统、捷联罗经系统数学平台；步骤4:捷联惯导系统实时输出捷联惯导系统速度信息和纬度信息炉；
步骤5:捷联罗经系统将加速度计输出比力fb实时投影到导航坐标系上得到fP ;步骤6:对步骤5得到的fp进行实时补偿，得到fp的补偿值戶；步骤7:利用罗经工作原理，由步骤6得到的T7测量得到捷联罗经修正角速度
CO ；c ，步骤8:由步骤4中，捷联惯导系统实时输出速度信息和纬度信息测量牵连角速度《和地球角速度Rf;步骤9:捷联罗经系统将步骤8中牵连角速度W和地球角速度《实时投影到载体坐标系上得到o)bep和;步骤10:由步骤2中陀螺输出角速度4 ,步骤9中<<和实时测量捷联罗经系统数学平台转动角速度ωbpb’步骤11:利用 ;:6实时解算捷联罗经系统数学平台所对应的捷联矩阵；步骤12:捷联罗经系统实时输出姿态信息。本发明还可以包括:1、对fp进行实时补偿的方法包括:
权利要求
1.一种基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法，其特征是包括如下步骤: 步骤1:预热惯性测量组件，所述惯性测量组件包括加速度计和陀螺； 步骤2:惯性测量装置测量数据实时输出，加速度计输出比力fb，陀螺输出角速度〃 步骤3:在同一套惯性测量装置测量数据的支持下，在导航计算机内并行运行捷联惯导系统和捷联罗经系统程序分别建立捷联惯导系统、捷联罗经系统数学平台； 步骤4:捷联惯导系统实时输出捷联惯导系统速度信息和纬度信肩(P， 步骤5:捷联罗经系统将加速度计输出比力fb实时投影到导航坐标系上得到fp ； 步骤6:对步骤5得到的fp进行实时补偿，得到fp的补偿值^~ 步骤7:利用罗经工作原理，由步骤6得到的厂测量得到捷联罗经修正角速度; 步骤8:由步骤4中，捷联惯导系统实时输出速度信息F/'s和纬度信息测量牵连角速度<和地球角速度^ 步骤9:捷联罗经系统将步骤8中牵连角速度⑴和地球角速度实时投影到载体坐标系上得到 t和和《 步骤10:由步骤2中陀螺输出角速度,步骤9中和ol，实时测量捷联罗经系统数学平台转动角速度《4; 步骤11:利用实时解算捷联罗经系统数学平台所对应的捷联矩阵； 步骤12:捷联罗经系统实时输出姿态信息。
2.根据权利要求1所述的基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法，其特征是对fp进行实时补偿的方法包括:Tv=F-Ap 其中#= ，即Ap可由捷联惯导系统输出速度的差分得到。
3.根据权利要求1或2所述的基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法，其特征是牵连角速度<和地球角速度<的测量过程为: P「VLW (E) Vlrs(E) ^ ]r fC=--- -- -印 6378393 6378393 6378393=
其中[]T表示转置，V1Iv (￡)和(AO表示捷联惯导系统速度信息丨:在地理坐标系P系的东向和北向速度分量，可由捷联惯导系统直接输出#为船舶当地的纬度值。
全文摘要
本发明提供一种基于捷联惯导系统的捷联罗经姿态测量方法。利用一套惯性测量组件信息，所述的惯性测量组件包括加速度计和陀螺，在导航计算机内运行捷联惯导系统、捷联罗经系统程序，分别建立捷联惯导系统、捷联罗经系统数学平台，利用捷联惯导系统输出速度和纬度补偿船舶速度、纬度和加速度对于捷联罗经系统的影响。本发明的方法不需引入外部速度参考设备，如电磁计程仪、多普勒计程仪，因此具有成本低、使用方便等优势。
文档编号G01C21/16GK103175528SQ201310053339
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者奔粤阳, 谢松霖, 李倩, 高伟, 张义, 于飞, 鲍桂清, 徐文佳, 卢宝峰, 杨娇龙 申请人:哈尔滨工程大学