基于趋势预测的陀螺仪快速初寻北方法

摘要

一种基于趋势预测的陀螺仪快速初寻北方法，利用曲线趋势模型进行预测，要使欠周期的光标数据通过趋势预测实现快速寻北，首先要模拟出陀螺仪的运动模型，再根据该模型对欠周期数据进行趋势预测，本发明通过非线性拟合对短时间内陀螺运动数据进行整周期趋势预测，根据获取的整周期的峰峰值信息利用任意初始方位定向公式计算寻北结果。本发明利用多级联合步进逐渐逼近真北，实现了陀螺在任意初始方位均能在56s观测时间内达到距真北方位±30′的范围内，大大缩短了陀螺自主定向的初寻北时间，对于实现陀螺仪高精度快速寻北具有重要意义。

主权项

一种基于趋势预测的陀螺仪快速初寻北方法，其特征是利用曲线趋势模型进行预测，要使欠周期的光标数据通过趋势预测实现快速寻北，首先要模拟出陀螺仪的运动模型，再根据该模型对欠周期数据进行趋势预测，具体包括如下步骤：1)首先对整周期陀螺摆动的光标数据进行曲线拟合，采用基于最小二乘原理的正弦一般方程拟合，建立非线性正弦拟合模型：y＝Asin(2π/T*t+φ)+d    (1)式中，y为光标的运动位置，A为光标的摆动振幅，T为陀螺不跟踪摆动周期，Ф为光标摆动相对于真北方向的初相位，d为光标摆动中心与参考零点的偏移量，即平衡位置；2)通过CCD采集的整周期光标位置信息进行数据拟合实验，拟合过程通过最小化残差平方和的方法获得4个待定参数A、T、Ф、d的值；3)利用上述陀螺拟合模型进行趋势预测实验，将寻北时间拟定为陀螺摆动后56s，相当于1/8陀螺摆动周期进行整周期函数预测，数据采集频率为12.5Hz，因此取700个数据按步骤1所建立的非线性正弦拟合模型进行拟合。