专利名称：高过载环境下的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波方法
技术领域：
本发明主要涉及导航技术领域，尤其设计一种高过载环境下的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波方法。
背景技术：
捷联惯性导航系统具有体积小、重量轻、成本低、抗过载能力强的优点，目前被广泛应用在航空航海等领域，特别在高过载应用对象中，捷联惯性导航系统有着独特的优势。作为捷联惯性导航系统的关键传感器一一陀螺的测量精度直接决定了整个系统的性能指标和精度指标，所以提高陀螺的测量精度一直是惯性技术的研究目标。受到陀螺结构设计、生产水平、测量带宽以及其它工作机理的限制，在高过载环境下，加速度计输出通常可达5g 50g,陀螺输出信号不可避免地会出现畸变，因此降低高过载环境下陀螺输出信号畸变对捷联惯性导航系统精度的影响，一直是惯性技术领域的一项重要关键技术。
发明内容
发明目的:针对船用对象中高过载环境下陀螺输出信号出现畸变的问题，本发明提出一种基于BP网络技术的高过载环境下的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波方法。本发明利用BP网络方法对于非线性变量的实时学习、建模和模拟特点，通过在捷联惯性导航系统的计算机中增加一个与捷联惯性导航系统导航计算主线程并行运行的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波专用线程实现高过载环境下陀螺信号智能模拟输出功能。本发明具有在非过载环境下，导航计算主线程通过采集陀螺实际输出完成导航计算，而陀螺信号智能滤波线程 则工作在学习状态，利用当前陀螺输出更新BP网络内部结构参数，更好的保证BP网络内部参数与当前载体运动状态一致；当处于高过载环境下，控制陀螺信号智能滤波线程切换到模拟输出状态，导航计算主线程采用陀螺模拟输出代替陀螺实际输出，这样避免了陀螺输出信号畸变对捷联惯性导航系统的测量精度影响；高过载结束后，陀螺信号智能模拟模块又恢复到在线训练学习模式。本发明适用于高过载环境下的船用捷联惯性导航系统，满足了导航系统在高过载环境下，即加速度计输出为5g 50g情况下，保持平稳输出的需求。本发明的技术方案具体如下:一种高过载环境下的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波方法:步骤1:建立3个BP网络结构，所述3个BP网络初始结构包括模拟高过载环境下X轴陀螺输出的BP网络、模拟高过载环境下Y轴陀螺输出的BP网络和模拟高过载环境下Z轴陀螺输出的BP网络，3个BP网络初始结构为:单输入/单输出和单个隐含层的三层网络结构形式，隐含层节点数为m，m = 10 ;3个BP网络的输入分别为X、Y、Z轴上的陀螺输出时间相关值^3'叉;^,，输出分别为乂、￥、2轴上的陀螺输出/、5^、7/^，其中1、7分别表示BP网络输入、输出，上标0、Y炉分别表示对应X、Y、Z轴的输入或输出，BP网络结构图如图3所示；模拟X轴陀螺输出BP网络输出层输出求解示意图如图4所示，模拟Y、Z轴陀螺输出BP网络输出层输出求解示意图与模拟X轴陀螺输出BP网络输出层输出求解示意图类似；模拟X轴陀螺输出BP网络隐含层输出求解示意图如图5所示，模拟Y、Z轴陀螺输出BP网络隐含层输出求解示意图与模拟X轴陀螺输出BP网络输出层输出求解示意图类似，3个BP网络的输出与输入之间的关系分别为:
权利要求
1.一种高过载环境下的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波方法，其特征为: 步骤1:建立3个BP网络结构，所述3个BP网络初始结构包括模拟高过载环境下X轴陀螺输出的BP网络、模拟高过载环境下Y轴陀螺输出的BP网络和模拟高过载环境下Z轴陀螺输出的BP网络，3个BP网络初始结构为:单输入/单输出和单个隐含层的三层网络结构形式，隐含层节点数为m，m = 10 ;3个BP网络的输入分别为X、Y、Z轴上的陀螺输出时间相关值xθ,xr,xφ输出分别为X,Y,Z轴上的陀螺输出yθ、yr、yφ其中x、y分别表示BP网络的输入、输出，上标9、Y、分别表示对应X、Y、Z轴的输入或输出；3个BP网络的输出与输入之间的关系分别为:
全文摘要
本发明公开了一种高过载环境下的捷联惯性导航系统陀螺信号智能滤波方法，其主要目的在于建立3个BP网络模拟高过载环境下X、Y、Z三个轴上的陀螺输出，捷联惯性导航系统的陀螺和加速度计直接安装在载体上；根据加速度计输出进行判断载体是否处于进入高过载环境，当加速度计输出大于设定阈值时，则视为进入高过载环境，否则视为非高过载环境；当判断结果为非高过载环境，则将3个陀螺输出用于导航计算并将陀螺输出作为BP网络在线训练样本，以保证网络参数与当前载体运动态势的一致性；当判断结果为进入高过载环境时，则3个BP网络工作在模拟输出状态，模拟陀螺信号输出，保证捷联惯性系统的平稳工作。
文档编号G01C21/16GK103196446SQ20131008088
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月14日 优先权日2013年3月14日
发明者徐晓苏, 李佩娟, 刘锡祥, 张涛, 王立辉 申请人:东南大学