專利名稱：高過載環境下的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波方法
技術領域：
本發明主要涉及導航技術領域，尤其設計一種高過載環境下的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波方法。
背景技術：
捷聯慣性導航系統具有體積小、重量輕、成本低、抗過載能力強的優點，目前被廣泛應用在航空航海等領域，特別在高過載應用對象中，捷聯慣性導航系統有著獨特的優勢。作為捷聯慣性導航系統的關鍵傳感器一一陀螺的測量精度直接決定了整個系統的性能指標和精度指標，所以提高陀螺的測量精度一直是慣性技術的研究目標。受到陀螺結構設計、生產水平、測量帶寬以及其它工作機理的限制，在高過載環境下，加速度計輸出通常可達5g 50g,陀螺輸出信號不可避免地會出現畸變，因此降低高過載環境下陀螺輸出信號畸變對捷聯慣性導航系統精度的影響，一直是慣性技術領域的一項重要關鍵技術。
發明內容
發明目的:針對船用對象中高過載環境下陀螺輸出信號出現畸變的問題，本發明提出一種基于BP網絡技術的高過載環境下的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波方法。本發明利用BP網絡方法對于非線性變量的實時學習、建模和模擬特點，通過在捷聯慣性導航系統的計算機中增加一個與捷聯慣性導航系統導航計算主線程并行運行的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波專用線程實現高過載環境下陀螺信號智能模擬輸出功能。本發明具有在非過載環境下，導航計算主線程通過采集陀螺實際輸出完成導航計算，而陀螺信號智能濾波線程 則工作在學習狀態，利用當前陀螺輸出更新BP網絡內部結構參數，更好的保證BP網絡內部參數與當前載體運動狀態一致；當處于高過載環境下，控制陀螺信號智能濾波線程切換到模擬輸出狀態，導航計算主線程采用陀螺模擬輸出代替陀螺實際輸出，這樣避免了陀螺輸出信號畸變對捷聯慣性導航系統的測量精度影響；高過載結束后，陀螺信號智能模擬模塊又恢復到在線訓練學習模式。本發明適用于高過載環境下的船用捷聯慣性導航系統，滿足了導航系統在高過載環境下，即加速度計輸出為5g 50g情況下，保持平穩輸出的需求。本發明的技術方案具體如下:一種高過載環境下的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波方法:步驟1:建立3個BP網絡結構，所述3個BP網絡初始結構包括模擬高過載環境下X軸陀螺輸出的BP網絡、模擬高過載環境下Y軸陀螺輸出的BP網絡和模擬高過載環境下Z軸陀螺輸出的BP網絡，3個BP網絡初始結構為:單輸入/單輸出和單個隱含層的三層網絡結構形式，隱含層節點數為m，m = 10 ;3個BP網絡的輸入分別為X、Y、Z軸上的陀螺輸出時間相關值^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網絡輸入、輸出，上標0、Y爐分別表示對應X、Y、Z軸的輸入或輸出，BP網絡結構圖如圖3所示；模擬X軸陀螺輸出BP網絡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網絡輸出層輸出求解示意圖與模擬X軸陀螺輸出BP網絡輸出層輸出求解示意圖類似；模擬X軸陀螺輸出BP網絡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網絡隱含層輸出求解示意圖與模擬X軸陀螺輸出BP網絡輸出層輸出求解示意圖類似，3個BP網絡的輸出與輸入之間的關系分別為:
權利要求
1.一種高過載環境下的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波方法，其特征為: 步驟1:建立3個BP網絡結構，所述3個BP網絡初始結構包括模擬高過載環境下X軸陀螺輸出的BP網絡、模擬高過載環境下Y軸陀螺輸出的BP網絡和模擬高過載環境下Z軸陀螺輸出的BP網絡，3個BP網絡初始結構為:單輸入/單輸出和單個隱含層的三層網絡結構形式，隱含層節點數為m，m = 10 ;3個BP網絡的輸入分別為X、Y、Z軸上的陀螺輸出時間相關值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網絡的輸入、輸出，上標9、Y、分別表示對應X、Y、Z軸的輸入或輸出；3個BP網絡的輸出與輸入之間的關系分別為:
全文摘要
本發明公開了一種高過載環境下的捷聯慣性導航系統陀螺信號智能濾波方法，其主要目的在于建立3個BP網絡模擬高過載環境下X、Y、Z三個軸上的陀螺輸出，捷聯慣性導航系統的陀螺和加速度計直接安裝在載體上；根據加速度計輸出進行判斷載體是否處于進入高過載環境，當加速度計輸出大于設定閾值時，則視為進入高過載環境，否則視為非高過載環境；當判斷結果為非高過載環境，則將3個陀螺輸出用于導航計算并將陀螺輸出作為BP網絡在線訓練樣本，以保證網絡參數與當前載體運動態勢的一致性；當判斷結果為進入高過載環境時，則3個BP網絡工作在模擬輸出狀態，模擬陀螺信號輸出，保證捷聯慣性系統的平穩工作。
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 優先權日2013年3月14日
發明者徐曉蘇, 李佩娟, 劉錫祥, 張濤, 王立輝 申請人:東南大學