一种潜艇惯性导航系统航行应急启动方法
【技术领域】
[0001]本发明属于潜艇长航时高精度惯性导航技术领域，涉及一种潜艇惯性导航系统航行应急启动方法。
【背景技术】
[0002]惯性导航系统最大特点就是自主性，它可以不接收外界任何信息，而靠自身的基准就可进行连续自主导航，在军事上占有非常重要的地位。随着技术发展，惯导系统已经成为各类舰船、潜艇、先进飞机必不可少的关键设备之一，尤其对于水下远航航行的潜艇，考虑到其执行任务的隐蔽性，在执行任务过程中仅能依靠惯性导航系统提供高精度的自主导航信息。惯性导航系统对核潜艇更是具有重要意义，其作用是为长期在水下潜航的潜艇连续提供安全航行和发射导弹所需的导航参数和潜艇的运动参数，核潜艇使用惯性导航系统可以大大增强隐蔽性，亦可提高导弹发射的命中概率。理论和实践都可以说明，没有惯性导航系统，潜艇就不能充分发挥其战斗力。
[0003]惯性导航系统因其自身工作机理，并不像卫星等导航手段启动后立即就可以提供高精度导航信息，而是启动后首先为导航解算建立精确的基准坐标系(即惯性导航系统的初始对准)，基准坐标系建立的精度直接影响其导航精度。在码头系泊情况下，潜艇惯性导航系统正常启动初始对准只需已知的初始经纬度即可根据速度误差、位置误差完成对航向误差、水平姿态偏角的估计补偿，即完成初始对准。
[0004]假设潜艇惯性导航系统在远航使用过程中出现偶发故障(重启系统正常)、艇上供电意外而关机或误操作而导致关机，则面临的问题就是惯性导航系统再次启动后在海上航行状态下如何完成初始对准并保证系统导航精度。而潜艇惯性导航系统要在海上完成航行对准，传统方法必须借助外界连续的精确参考位置速度信息，才能完成系统初始对准。而在潜艇实际战场环境下，连续精确的外界位置速度参考信息很难满足，传统海上航行初始对准方法无法满足潜艇惯性导航系统要求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:提供一种潜艇惯性导航系统航行应急启动方法，保证在无连续外界参考信息条件下，完成系统应急启动且保证导航精度要求。
[0006]本发明的技术方法是:一种潜艇惯性导航系统航行应急启动方法，其特征为所述方法包括以下步骤:
[0007]1.1)潜艇处于海上航行状态，惯性导航系统在此情况下开机；潜艇得到一初始位置信息，并将此信息送入惯性导航系统；
[0008]1.2)根据艇上罗经给惯性导航系统送入一初始姿态、航向信息；
[0009]1.3)惯性导航系统以此初始位置信息及初始航向、姿态信息进行导航解算；同时，惯性导航系统进入水平阻尼状态；
[0010]1.4) (12n+6)小时之后，惯性导航系统再次得到一位置信息，利用此信息对系统位置、速度进行校正，其中，η为不小于O的整数；
[0011]1.5)重复步骤1.4) N次，N为不小于O的整数。
[0012]本发明的有益效果是:本发明潜艇惯导系统航行应急启动方法操作简单，能保证潜艇应急导航精度要求，其最大的优点是可最大程度保证潜艇战场环境隐蔽性需求(一般只需提供2至3次精度外界参考信息)，且对潜艇航行状态及航线无特别限制要求，对保证潜艇惯性导航系统实际战场环境下的使用具有重要意义。
【附图说明】
[0013]图1为航向误差与纬度误差相位关系；
[0014]图2为本发明潜艇航行应急启动方法半物理仿真结果:位置误差曲线；
[0015]图3为本发明潜艇航行应急启动方法半物理仿真结果:速度误差曲线。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0017]根据惯性导航系统误差特性，惯性导航系统水平速度误差与水平偏角、航向误差与纬度误差相位相差90度互为“因果关系”,成“此起彼伏”的关系。只考虑初始航向误差时，航向误差与纬度误差曲线相位相差90度服从周期为24小时的正弦震荡进行误差传播。从24 X η小时(η=0，I，2，3…，即η为不小于O的整数，以下同)到(24η+6 )小时航向误差从正向最大(20角分)减小到0，伴随纬度误差从O增加到负向最大；从(2411+6)小时至(24η+12)小时，纬度误差从负向最大到0，伴随航向误差从O变到负向最大；从(2如+12)小时至(24η+18)小时，航向误差从负向最大到0，伴随纬度误差从O变到正向最大；从(24η+18)小时至(24η+24)小时，纬度误差从正向最大变到0，伴随航向误差从O变到正向最大；两者按此符合正弦规律传播。
[0018]根据惯性导航系统误差特性分析其深层次原因，纬度误差与航向误差按照初始误差互为因果进行传播，如没有外界干扰，两者传播的幅值及相位关系不会发生改变，但如果在任意时刻如果其中一方发生变化，则两者原来的平衡即被打破，然后建立新的互为因果的平衡继续随时间传播。设想在此情形:航向误差为0，纬度误差为正向或负向最大，如果在此时有外界精确位置，通过外界精确位置可将纬度误差清0，则结果必然是航向误差与纬度误差两者都为0，后续误差传播中如果不考虑其他因素，两者必然都为O。而上述的情况也不难寻找，由图可知，此时间点为(12η+6)小时。
[0019]本发明特征:依据航向误差与纬度误差的以上关系，在(12η+6)小时进行位置误差校正，达到对航向误差的修正，从而达到惯性导航系统初始对准的目的。同样惯性导航系统水平偏角与水平速度误差也存在此种关系，通过这种关系来校正水平速度误差也可使水平偏角得到校正，不同的是因为速度误差与水平偏角服从84.4分钟的舒拉周期震荡，所以速度误差最佳校正时刻约为21.1X (2η+1)分钟。
[0020]但需要注意的是由于在实际中潜艇速度较慢且可能存在侧滑的情形，所以潜艇绝对速度测量未必准确，再者分解到惯导东向、北向后可能不准确。而且速度误差校正周期较短，也不利于潜艇隐蔽性要求，所以东向、北向速度误差修正要根据时间情况考虑，一般不单独进行度速度误差校正，而是在校正位置误差时顺便对