光纤捷联罗经寻北新算法研究

"一种适用于光纤捷联罗经寻北的新算法是解决舰船摇摆导致陀螺仪无法准确测量地球自转角速度问题的方法。该算法由东南大学仪器科学与工程学院的研究人员提出，旨在提高在晃动载体上的寻北精度。通过建立惯性坐标系并利用加速度计对重力加速度的敏感性，该算法能够计算出地球自转角速度的空间指向，从而确定地理真北。算法分为三个步骤：1) 建立初始时刻捷联惯组惯性坐标系；2) 利用加速度计获取稳定水平坐标系；3) 使用空间圆拟合技术求解地球自转角速度，并将其投影到水平面得到真北方向。经过仿真验证，在晃动环境下，该算法寻北精度可达0.23°(1σ)。" 这篇论文详细介绍了光纤捷联罗经（FOG）系统在舰船等动态载体上的应用挑战及解决方案。通常情况下，陀螺仪能够测量地球自转角速度Ω，但在舰船摇摆的情况下，这种测量变得困难。因此，研究者提出了一种新的寻北算法，它以惯性坐标系作为参考基准，创建了过渡惯性坐标系和初始时刻捷联惯组惯性坐标系。 算法的实施流程如下： 1. **建立初始时刻捷联惯组惯性坐标系**：这是算法的基础，通过这个坐标系，可以相对稳定地跟踪载体运动。 2. **利用加速度计获取稳定水平坐标系**：加速度计可以感应到重力加速度，从而在晃动环境中提供稳定的信息。通过对加速度计输出的处理，可以建立一个相对稳定的水平坐标系。 3. **空间圆拟合法求解Ω**：将加速度计信息转换到初始时刻的捷联惯组惯性坐标系中，然后利用空间圆拟合技术来估计地球自转角速度的方向。这个过程考虑了载体的动态变化和重力加速度的影响。 4. **投影到水平面得到真北**：一旦计算出Ω的空间指向，就可以将指向向水平面投影，得到载体相对于地理真北的精确航向。 通过这种创新方法，即使在载体大幅晃动的情况下，也能实现高精度的寻北，这对于舰船导航和其他动态平台的应用具有重要意义。该算法的仿真结果显示，其在晃动条件下的寻北精度达到0.23°，远优于传统方法，为实际应用提供了更可靠的技术支持。 关键词涉及的领域包括动态载体（如晃动基座）、光纤捷联罗经（FOG）、寻北技术、重力加速度的利用以及空间圆拟合技术。该研究为航海、航空航天和其他需要精确导航的领域提供了重要的理论和技术参考。