專利名稱：高過載環(huán)境下的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)計(jì)一種高過載環(huán)境下的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波方法。
背景技術(shù)：
捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具有體積小、重量輕、成本低、抗過載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用在航空航海等領(lǐng)域，特別在高過載應(yīng)用對象中，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有著獨(dú)特的優(yōu)勢。作為捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵傳感器一一陀螺的測量精度直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)和精度指標(biāo)，所以提高陀螺的測量精度一直是慣性技術(shù)的研究目標(biāo)。受到陀螺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)水平、測量帶寬以及其它工作機(jī)理的限制，在高過載環(huán)境下，加速度計(jì)輸出通?？蛇_(dá)5g 50g,陀螺輸出信號不可避免地會出現(xiàn)畸變，因此降低高過載環(huán)境下陀螺輸出信號畸變對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的影響，一直是慣性技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:針對船用對象中高過載環(huán)境下陀螺輸出信號出現(xiàn)畸變的問題，本發(fā)明提出一種基于BP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高過載環(huán)境下的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波方法。本發(fā)明利用BP網(wǎng)絡(luò)方法對于非線性變量的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)、建模和模擬特點(diǎn)，通過在捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中增加一個(gè)與捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航計(jì)算主線程并行運(yùn)行的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波專用線程實(shí)現(xiàn)高過載環(huán)境下陀螺信號智能模擬輸出功能。本發(fā)明具有在非過載環(huán)境下，導(dǎo)航計(jì)算主線程通過采集陀螺實(shí)際輸出完成導(dǎo)航計(jì)算，而陀螺信號智能濾波線程 則工作在學(xué)習(xí)狀態(tài)，利用當(dāng)前陀螺輸出更新BP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)，更好的保證BP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部參數(shù)與當(dāng)前載體運(yùn)動狀態(tài)一致；當(dāng)處于高過載環(huán)境下，控制陀螺信號智能濾波線程切換到模擬輸出狀態(tài)，導(dǎo)航計(jì)算主線程采用陀螺模擬輸出代替陀螺實(shí)際輸出，這樣避免了陀螺輸出信號畸變對捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測量精度影響；高過載結(jié)束后，陀螺信號智能模擬模塊又恢復(fù)到在線訓(xùn)練學(xué)習(xí)模式。本發(fā)明適用于高過載環(huán)境下的船用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，滿足了導(dǎo)航系統(tǒng)在高過載環(huán)境下，即加速度計(jì)輸出為5g 50g情況下，保持平穩(wěn)輸出的需求。本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:一種高過載環(huán)境下的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波方法:步驟1:建立3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)包括模擬高過載環(huán)境下X軸陀螺輸出的BP網(wǎng)絡(luò)、模擬高過載環(huán)境下Y軸陀螺輸出的BP網(wǎng)絡(luò)和模擬高過載環(huán)境下Z軸陀螺輸出的BP網(wǎng)絡(luò)，3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)為:單輸入/單輸出和單個(gè)隱含層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為m，m = 10 ;3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)的輸入分別為X、Y、Z軸上的陀螺輸出時(shí)間相關(guān)值^3'叉;^,，輸出分別為乂、￥、2軸上的陀螺輸出/、5^、7/^，其中1、7分別表示BP網(wǎng)絡(luò)輸入、輸出，上標(biāo)0、Y爐分別表示對應(yīng)X、Y、Z軸的輸入或輸出，BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示；模擬X軸陀螺輸出BP網(wǎng)絡(luò)輸出層輸出求解示意圖如圖4所示，模擬Y、Z軸陀螺輸出BP網(wǎng)絡(luò)輸出層輸出求解示意圖與模擬X軸陀螺輸出BP網(wǎng)絡(luò)輸出層輸出求解示意圖類似；模擬X軸陀螺輸出BP網(wǎng)絡(luò)隱含層輸出求解示意圖如圖5所示，模擬Y、Z軸陀螺輸出BP網(wǎng)絡(luò)隱含層輸出求解示意圖與模擬X軸陀螺輸出BP網(wǎng)絡(luò)輸出層輸出求解示意圖類似，3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)的輸出與輸入之間的關(guān)系分別為:
權(quán)利要求
1.一種高過載環(huán)境下的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波方法，其特征為: 步驟1:建立3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所述3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)包括模擬高過載環(huán)境下X軸陀螺輸出的BP網(wǎng)絡(luò)、模擬高過載環(huán)境下Y軸陀螺輸出的BP網(wǎng)絡(luò)和模擬高過載環(huán)境下Z軸陀螺輸出的BP網(wǎng)絡(luò)，3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)初始結(jié)構(gòu)為:單輸入/單輸出和單個(gè)隱含層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為m，m = 10 ;3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)的輸入分別為X、Y、Z軸上的陀螺輸出時(shí)間相關(guān)值xθ,xr,xφ輸出分別為X,Y,Z軸上的陀螺輸出yθ、yr、yφ其中x、y分別表示BP網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出，上標(biāo)9、Y、分別表示對應(yīng)X、Y、Z軸的輸入或輸出；3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)的輸出與輸入之間的關(guān)系分別為:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高過載環(huán)境下的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)陀螺信號智能濾波方法，其主要目的在于建立3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)模擬高過載環(huán)境下X、Y、Z三個(gè)軸上的陀螺輸出，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的陀螺和加速度計(jì)直接安裝在載體上；根據(jù)加速度計(jì)輸出進(jìn)行判斷載體是否處于進(jìn)入高過載環(huán)境，當(dāng)加速度計(jì)輸出大于設(shè)定閾值時(shí)，則視為進(jìn)入高過載環(huán)境，否則視為非高過載環(huán)境；當(dāng)判斷結(jié)果為非高過載環(huán)境，則將3個(gè)陀螺輸出用于導(dǎo)航計(jì)算并將陀螺輸出作為BP網(wǎng)絡(luò)在線訓(xùn)練樣本，以保證網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與當(dāng)前載體運(yùn)動態(tài)勢的一致性；當(dāng)判斷結(jié)果為進(jìn)入高過載環(huán)境時(shí)，則3個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)工作在模擬輸出狀態(tài)，模擬陀螺信號輸出，保證捷聯(lián)慣性系統(tǒng)的平穩(wěn)工作。
文檔編號G01C21/16GK103196446SQ20131008088
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者徐曉蘇, 李佩娟, 劉錫祥, 張濤, 王立輝 申請人:東南大學(xué)