一種潛艇慣性導航系統航行應急啟動方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于潛艇長航時高精度慣性導航技術領域，涉及一種潛艇慣性導航系統航行應急啟動方法。
【背景技術】
[0002]慣性導航系統最大特點就是自主性，它可以不接收外界任何信息，而靠自身的基準就可進行連續自主導航，在軍事上占有非常重要的地位。隨著技術發展，慣導系統已經成為各類艦船、潛艇、先進飛機必不可少的關鍵設備之一，尤其對于水下遠航航行的潛艇，考慮到其執行任務的隱蔽性，在執行任務過程中僅能依靠慣性導航系統提供高精度的自主導航信息。慣性導航系統對核潛艇更是具有重要意義，其作用是為長期在水下潛航的潛艇連續提供安全航行和發射導彈所需的導航參數和潛艇的運動參數，核潛艇使用慣性導航系統可以大大增強隱蔽性，亦可提高導彈發射的命中概率。理論和實踐都可以說明，沒有慣性導航系統，潛艇就不能充分發揮其戰斗力。
[0003]慣性導航系統因其自身工作機理，并不像衛星等導航手段啟動后立即就可以提供高精度導航信息，而是啟動后首先為導航解算建立精確的基準坐標系(即慣性導航系統的初始對準)，基準坐標系建立的精度直接影響其導航精度。在碼頭系泊情況下，潛艇慣性導航系統正常啟動初始對準只需已知的初始經緯度即可根據速度誤差、位置誤差完成對航向誤差、水平姿態偏角的估計補償，即完成初始對準。
[0004]假設潛艇慣性導航系統在遠航使用過程中出現偶發故障(重啟系統正常)、艇上供電意外而關機或誤操作而導致關機，則面臨的問題就是慣性導航系統再次啟動后在海上航行狀態下如何完成初始對準并保證系統導航精度。而潛艇慣性導航系統要在海上完成航行對準，傳統方法必須借助外界連續的精確參考位置速度信息，才能完成系統初始對準。而在潛艇實際戰場環境下，連續精確的外界位置速度參考信息很難滿足，傳統海上航行初始對準方法無法滿足潛艇慣性導航系統要求。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是:提供一種潛艇慣性導航系統航行應急啟動方法，保證在無連續外界參考信息條件下，完成系統應急啟動且保證導航精度要求。
[0006]本發明的技術方法是:一種潛艇慣性導航系統航行應急啟動方法，其特征為所述方法包括以下步驟:
[0007]1.1)潛艇處于海上航行狀態，慣性導航系統在此情況下開機；潛艇得到一初始位置信息，并將此信息送入慣性導航系統；
[0008]1.2)根據艇上羅經給慣性導航系統送入一初始姿態、航向信息；
[0009]1.3)慣性導航系統以此初始位置信息及初始航向、姿態信息進行導航解算；同時，慣性導航系統進入水平阻尼狀態；
[0010]1.4) (12n+6)小時之后，慣性導航系統再次得到一位置信息，利用此信息對系統位置、速度進行校正，其中，η為不小于O的整數；
[0011]1.5)重復步驟1.4) N次，N為不小于O的整數。
[0012]本發明的有益效果是:本發明潛艇慣導系統航行應急啟動方法操作簡單，能保證潛艇應急導航精度要求，其最大的優點是可最大程度保證潛艇戰場環境隱蔽性需求(一般只需提供2至3次精度外界參考信息)，且對潛艇航行狀態及航線無特別限制要求，對保證潛艇慣性導航系統實際戰場環境下的使用具有重要意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為航向誤差與緯度誤差相位關系；
[0014]圖2為本發明潛艇航行應急啟動方法半物理仿真結果:位置誤差曲線；
[0015]圖3為本發明潛艇航行應急啟動方法半物理仿真結果:速度誤差曲線。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步說明。
[0017]根據慣性導航系統誤差特性，慣性導航系統水平速度誤差與水平偏角、航向誤差與緯度誤差相位相差90度互為“因果關系”,成“此起彼伏”的關系。只考慮初始航向誤差時，航向誤差與緯度誤差曲線相位相差90度服從周期為24小時的正弦震蕩進行誤差傳播。從24 X η小時(η=0，I，2，3…，即η為不小于O的整數，以下同)到(24η+6 )小時航向誤差從正向最大(20角分)減小到0，伴隨緯度誤差從O增加到負向最大；從(2411+6)小時至(24η+12)小時，緯度誤差從負向最大到0，伴隨航向誤差從O變到負向最大；從(2如+12)小時至(24η+18)小時，航向誤差從負向最大到0，伴隨緯度誤差從O變到正向最大；從(24η+18)小時至(24η+24)小時，緯度誤差從正向最大變到0，伴隨航向誤差從O變到正向最大；兩者按此符合正弦規律傳播。
[0018]根據慣性導航系統誤差特性分析其深層次原因，緯度誤差與航向誤差按照初始誤差互為因果進行傳播，如沒有外界干擾，兩者傳播的幅值及相位關系不會發生改變，但如果在任意時刻如果其中一方發生變化，則兩者原來的平衡即被打破，然后建立新的互為因果的平衡繼續隨時間傳播。設想在此情形:航向誤差為0，緯度誤差為正向或負向最大，如果在此時有外界精確位置，通過外界精確位置可將緯度誤差清0，則結果必然是航向誤差與緯度誤差兩者都為0，后續誤差傳播中如果不考慮其他因素，兩者必然都為O。而上述的情況也不難尋找，由圖可知，此時間點為(12η+6)小時。
[0019]本發明特征:依據航向誤差與緯度誤差的以上關系，在(12η+6)小時進行位置誤差校正，達到對航向誤差的修正，從而達到慣性導航系統初始對準的目的。同樣慣性導航系統水平偏角與水平速度誤差也存在此種關系，通過這種關系來校正水平速度誤差也可使水平偏角得到校正，不同的是因為速度誤差與水平偏角服從84.4分鐘的舒拉周期震蕩，所以速度誤差最佳校正時刻約為21.1X (2η+1)分鐘。
[0020]但需要注意的是由于在實際中潛艇速度較慢且可能存在側滑的情形，所以潛艇絕對速度測量未必準確，再者分解到慣導東向、北向后可能不準確。而且速度誤差校正周期較短，也不利于潛艇隱蔽性要求，所以東向、北向速度誤差修正要根據時間情況考慮，一般不單獨進行度速度誤差校正，而是在校正位置誤差時順便對