為了滿(mǎn)足水下運(yùn)載體長(zhǎng)航時(shí)、高精度、低成本的導(dǎo)航需要,提出由激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、計(jì)程儀、深度計(jì)、光纖陀螺捷聯(lián)式重力儀和數(shù)字重力異常圖組成的捷聯(lián)式重力無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)。運(yùn)載體的位置由激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)給出;光纖陀螺捷聯(lián)式重力儀、計(jì)程儀和深度計(jì)組成水下捷聯(lián)式重力測(cè)量系統(tǒng),以激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供的位置信息、計(jì)程儀提供的速度信息和深度計(jì)提供的水深信息作為觀(guān)測(cè)量,應(yīng)用擴(kuò)展卡爾曼濾波計(jì)算出東、北、天坐標(biāo)系下加速度計(jì)比力值,使用低通濾波實(shí)時(shí)獲得重力值和重力異常值。根據(jù)存貯在計(jì)算機(jī)中的數(shù)字重力異常圖,運(yùn)用相關(guān)極值法,計(jì)算得到運(yùn)載體位置。2019年底,捷聯(lián)式重力無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間船載試驗(yàn),對(duì)該系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了離線(xiàn)處理。試驗(yàn)結(jié)果表明,在匹配海域內(nèi),運(yùn)載體位置誤差小于1個(gè)重力異常圖格網(wǎng)大小。 

【文章來(lái)源】：壓電與聲光. 2020,42(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

捷聯(lián)式重力無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)框圖

激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的3個(gè)加速度計(jì)和3個(gè)激光陀螺儀與轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)固聯(lián),加速度計(jì)和陀螺儀輸出經(jīng)誤差補(bǔ)償后投影到載體坐標(biāo)系上,轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度由轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的測(cè)角轉(zhuǎn)置給出。根據(jù)陀螺儀輸出角速度、導(dǎo)航坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角速度和地球角速度計(jì)算出姿態(tài)矩陣。補(bǔ)償后的加速度計(jì)比力經(jīng)姿態(tài)矩陣變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系上,消除有害加速度,再積分可得到速度和位置。激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航算法流程如圖2所示。激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的姿態(tài)、速度和位置的計(jì)算方法,除轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)坐標(biāo)變換外,與捷聯(lián)慣導(dǎo)姿態(tài)、速度和位置的計(jì)算方法相同。2.2 捷聯(lián)式重力測(cè)量系統(tǒng)導(dǎo)航與重力異常算法

Η k+1 =[h i,j ] (i=1,?,5 ;j=1,…,13)中的非零項(xiàng)為h1,1=h2,2=h3,3=h4,4=h5,5=1,h1,8=-vN,h2,8=vE。捷聯(lián)式重力測(cè)量系統(tǒng)觀(guān)測(cè)量與卡爾曼濾波反饋示意圖如圖3所示。得到東、北、天坐標(biāo)系下的加速度計(jì)比力fE,fN,fU后,進(jìn)行重力測(cè)量改正,如厄特弗斯改正、正常重力場(chǎng)改正,最后使用低通濾波消除海浪的影響,可實(shí)時(shí)獲得重力異常值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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