CN103712610B - 一种舰船上平台罗经的航向误差补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在有外部航向基准信息的情况下，舰船平台罗经航向误差的补偿方法,平台罗经按正常稳定工作2小时后,若航向误差|Δk|＞0.15度,且有外部航向基准信息,可启动误差补偿程序，通过快速修正,可使误差|Δk|≤0.15度，开始向中北陀螺仪的方位力矩器持续施加临时增量电流，同时向北陀螺球的水平力矩器持续施加增量电流，施加的增量电流和临时电流的持续时间t，持续时间t为ΔT=Δk/3/h时，误差补偿达到要求，撤销施加在北陀螺球的方位力矩器上的临时电流。本发明平台罗经的航向误差的补偿方法能快速、稳定、精准的实现航向误差的补偿，补偿过程自动进行且只改变陀螺主轴方位角，不会影响高度角的变化，即不会引入水平姿态误差。

Description

一种舰船上平台罗经的航向误差补偿方法

技术领域

本发明属于航海领域，特别是一种导航设备中平台罗经的航向误差补偿方法。

背景技术

在船舶航向中，平台罗经主要提供航姿信息，是船舶仪器的重要组成部分，其在船舶航向过程中起到至关重要的作用。在平台罗经的初期安装和后期使用过程中，往往会因为各种原因产生的航向误差。若超出标准的航向误差长时间存在将会直接影响到系统的导航精度，从而影响舰船的航行安全。

在现有技术中，消除航向误差的方法都是通过调整主体仪器来进行，调整主体仪器的目的是使其基座艏艉线与舰船艏艉线一致或平行。这种方法是人为通过安装位置的调整来进行航向误差补偿的，且这种校准方法基本都在系泊状态完成。倘若处于海上航行状态，必须在匀低速条件下才能实施。并且在现有技术的航向误差调整补偿后，还会带来调整后的航向误差复测等一系列问题，存在很多客观的局限性因素。而且实际使用过程中为了保证航向精度，又必须每隔一段时间进行一次航向误差的校准。这样必将带来操作繁琐、效率低下、缺少灵活性、试验保障条件要求高等问题。

此外，现有技术的航向误差补偿方法在主体仪器安装位置的调整过程中很有可能会给引入水平姿态误差，使得航向误差调整的结果反而得不偿失。另一个重要的问题在于，在应急保障的情况下，现有技术的航向误差补偿方位方法根本无法或者难以有效施展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的舰船上平台罗经的航向误差的补偿方法。本发明的航向误差补偿方法旨在提高航姿输出的精度，建立一种高效、可靠以及操作性强的航向误差补偿方案。

为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

一种舰船上平台罗经航向误差的补偿方法，在舰船的惯性平台上设有正交安装的北陀螺仪和东陀螺仪，其特征在于，该误差补偿方法包括有如下步骤：

第一步，先对平台罗经上包括北陀螺仪和东陀螺仪在内的惯性器件加温半小时，使陀螺仪中的马达处于全浮状态，再启动陀螺仪，经快速稳定使舰船的航向处于真北方向0.5度以内；

第二步，平台罗经工作2小时后，平台罗经的工作状态充分稳定，以外部航向基准信息作为标准，若航向误差|Δk|≤0.15度，则为合格的航向误差，若航向误差|Δk|＞0.15度，则需要启动误差补偿程序；

第三步，在误差补偿时，需要分别向北陀螺仪的方位力矩器和水平力矩器施加增量电流；向设备控制单元输入航向误差±Δk，由该设备控制单元计算出一个最终补偿增量电流为Δωx=Δk﹒ωe﹒cosΦ/G，并计算出一个临时增量电流为3o/h/G，以及临时增量电流的施加时间为ΔT=Δk/3o/h，其中地球恒星速率ωe为常数，进动系数G为常数；

第四步，设备控制单元先向北陀螺仪的方位力矩器施加一个临时增量电流，该临时增量电流使北陀螺仪中陀螺球主轴产生进动以使航向角变化；随后向北陀螺仪的水平力矩器施加一个渐进增量电流，该渐进增量电流与持续时间t的关系为：t﹒Δωx/ΔT，该持续时间t变化范围为0～ΔT；

第五步，施加的渐进增量电流和临时增量电流的持续时间t为ΔT时，该渐进增量电流的大小等于最终补偿增量电流，航向误差补偿达到要求，撤销施加在北陀螺仪方位力矩器上的临时增量电流。

在本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法中，所述的外部航向基准信息或为由码头上的陀螺经纬仪测得的航向基准值、或为航行中根据岸上叠标测得的航向基准值。

在本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法中，在北陀螺仪的方位力矩器施加增量电流时，陀螺仪中陀螺球主轴产生进动，使陀螺球主轴的方位角产生变化，致使舰船的航向发生变化以调整所存在的航向误差。

在本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法中，在北陀螺仪的水平力矩器施加临时增量电流时，北陀螺仪产生进动可使陀螺球主轴的高度角产生变化，该由临时增量电流产生的高度角变化抵消了由方位角变化导致的高度角变化，从而在快速实现航向误差补偿时北陀螺球的高度角维持原有状态不产生变化。

基于上述技术方案，在本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法在使用中取得了如下技术效果：

1.本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法能够快速、稳定、精准地实现平台罗经误差的补偿，操作中只要手动输入罗经航向误差的角度，而整个补偿过程可以自动进行，并且补偿过程中只改变陀螺主轴的方位角，而不会影响高度角的变化，即不会引入水平姿态误差。

2.采用本发明的航向误差补偿方法可以在航向误差已知的条件下，适用于舰船在船坞、码头系泊以及航向状态进行随时补偿，具有适用条件广泛的优点。

附图说明

图1是本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法的功能实现系统框图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本发明专利的设计思路和实施过程，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明是在有外部航向基准信息的情况下，一种舰船上平台罗经航向误差的补偿方法，在舰船的惯性平台上设有正交安装的北陀螺仪和东陀螺仪，该误差补偿方法包括有如下步骤：

第一步，先对平台罗经上包括北陀螺仪和东陀螺仪在内的惯性器件加温半小时，使陀螺仪中的马达处于全浮状态，再启动陀螺仪，经快速稳定使舰船的航向处于真北方向0.5度以内。

第二步，平台罗经工作2小时后，平台罗经的工作状态充分稳定，以外部航向基准信息作为标准，若航向误差|Δk|≤0.15度，则为合格的航向误差，若航向误差|Δk|＞0.15度，则需要启动误差补偿程序。

第三步，在误差补偿时，需要分别向北陀螺仪的方位力矩器和水平力矩器施加增量电流；向设备控制单元输入航向误差±Δk，由该设备控制单元计算出一个最终补偿增量电流为Δωx=Δk﹒ωe﹒cosΦ/G，并计算出一个临时增量电流为3o/h/G，以及临时增量电流的施加时间为ΔT=Δk/3o/h，其中地球恒星速率ωe为常数，进动系数G为常数。

第四步，设备控制单元先向北陀螺仪的方位力矩器施加一个临时增量电流，该临时增量电流使北陀螺仪中陀螺球主轴产生进动以使航向角变化；随后向北陀螺仪的水平力矩器施加一个渐进增量电流，该渐进增量电流与持续时间t的关系为：t﹒Δωx/ΔT，该持续时间t变化范围为0～ΔT。

第五步，施加的渐进增量电流和临时增量电流的持续时间t为ΔT时，该渐进增量电流的大小等于最终补偿增量电流，航向误差补偿达到要求，撤销施加在北陀螺仪方位力矩器上的临时增量电流。

在本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法中，所述的外部航向基准信息或为由码头上的陀螺经纬仪测得的航向基准值、或为航行中根据岸上叠标测得的航向基准值。

在本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法中，在北陀螺仪的方位力矩器施加增量电流时，陀螺仪中陀螺球主轴产生进动，使陀螺球主轴的方位角产生变化，致使舰船的航向发生变化以调整所存在的航向误差。

请看图1，图1是本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法的功能实现系统框图。图中标号，1代表当前航向值K，2代表航向误差ΔK，3代表设备控制单元，4代表北陀螺仪的方位力矩器，5代表北陀螺仪的水平力矩器，6代表航向误差补偿后的航向值。在操作实践中，本发明的航向误差的补偿是按照以下方式进行的：

设定平台罗经稳定的当前航向值1，当借助于外部的检测手段知道存在航向误差2时，外部的检测手段得到的是外部航向基准信息，该外部航向基准信息或为由码头上的陀螺经纬仪测得的航向基准值、或为航行中根据岸上叠标测得的航向基准值，该外部航向基准值与平台罗经稳定的当前航向值1的差值为航向误差2。

手动输入所测得的航向误差2至设备控制单元3，该设备控制单元3输出增量电流以进行航向误差补偿。在设备控制单元3施矩电流作用下，在原有施矩电流的基础上，再输出一个固定的进动角速度增量3o/h，两者的共同施矩北陀螺仪的方位力矩器4上，使北陀螺仪产生方位角的变化。同时，在设备控制单元3施矩电流作用下,水平力矩器5会渐变地增加一个与方位角成比例的固定补偿角速度增量t﹒Δωx/ΔT，使得北陀螺仪高度角不发生变化。这样，当到达目标航向值6时，即补偿时间到，设备控制单元3撤销进动角速度增量3o/h所对应的电流值。最终补偿值Δωx则作为北陀螺仪的固定补偿始终加在水平力矩器5上面。

本发明舰船上平台罗经航向误差的补偿方法能够快速、稳定、精准地实现平台罗经误差的补偿,并且不会引入水平姿态误差。

Claims (2)

1.一种舰船上平台罗经航向误差的补偿方法，在舰船的惯性平台上设有正交安装的北陀螺仪和东陀螺仪，其特征在于，该误差补偿方法包括有如下步骤：

第一步，先对平台罗经上包括北陀螺仪和东陀螺仪在内的惯性器件加温半小时，使陀螺仪中的马达处于全浮状态，再启动陀螺仪，经快速稳定使舰船的航向处于真北方向0.5度以内；

第二步，平台罗经工作2小时后，平台罗经的工作状态充分稳定，以外部航向基准信息作为标准，若航向误差|Δk|≤0.15度，则为合格的航向误差，若航向误差|Δk|＞0.15度，则需要启动误差补偿程序；

第三步，在误差补偿时，需要分别向北陀螺仪的方位力矩器和水平力矩器施加增量电流；向设备控制单元输入航向误差±Δk，由该设备控制单元计算出一个最终补偿增量电流为Δωx=Δk﹒ωe﹒cosΦ/G，并计算出一个临时增量电流为3o/h/G，以及临时增量电流的施加时间为ΔT=Δk/3o/h，其中地球恒星速率ωe为常数，进动系数G为常数；

第四步，设备控制单元先向北陀螺仪的方位力矩器施加一个临时增量电流，该临时增量电流使北陀螺仪中陀螺球主轴产生进动以使航向角变化；随后向北陀螺仪的水平力矩器施加一个渐进增量电流，该渐进增量电流与持续时间t的关系为：t﹒Δωx/ΔT，该持续时间t变化范围为0～ΔT；

第五步，施加的渐进增量电流和临时增量电流的持续时间t为ΔT时，该渐进增量电流的大小等于最终补偿增量电流，航向误差补偿达到要求，撤销施加在北陀螺仪方位力矩器上的临时增量电流。

2.根据权利要求1所述的一种舰船上平台罗经航向误差的补偿方法，其特征在于，所述的外部航向基准信息或为由码头上的陀螺经纬仪测得的航向基准值、或为航行中根据岸上叠标测得的航向基准值。