文档介绍：------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————捷联惯导静基座初始对准技术仿真 Technology & Application 技术与应用摘要: 捷联惯导在初始对准时, 按载体的运行状态来分, 可以分为静基座和动基座对准。从静基座捷联惯导初始对准的原理出发,推导了捷联惯性导航系统静基座初始对准的误差动态方程和量测方程, 构成了卡尔曼滤波模型。最后将卡尔曼滤波模型应用于静基座初始对准,并进行了仿真。关键词:捷联惯导;静基座;初始对准;卡尔曼滤波中图分类号: 文献标识码: A 文章编号: 1006-883X ( 2014 ) 08-0027-04 收稿日期: 2014-05-08 郭勇中北大学仪器与电子学院山西太原 030051 一、引言原理误差和外干扰误差[1] 。理论和实践证明,对惯导系统的工作性能影响较大的还是元件误差、安装误差和初始条件误差。以下针对这三种误差源进行分析。(1 )元件误差主要是指来自于陀螺产生的漂移和加速度计的零位偏差以及两者的刻度因数误差。(2 )安装误差在理性情况下,捷联惯导的加速度计三个敏感轴要严格保持相互垂直;而陀螺仪的三个敏感轴不仅要------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————求相互垂直,并且应当分别与加速度计的敏感轴保持平行。但是实际上,在惯性元件安装过程中,总会出现一定的偏差,这种偏差就是安装误差。(3 )初始条件误差在惯导系统进入导航工作之前,给计算机引入初始经、纬度的操作误差Δλ 0和Δφ 0 ;以及系统初始对准后,接入舒勒回路一瞬间平台所具有的水平姿态误差捷联惯导系统( Strapdown Inertial Navigation System ,简称 SINS )的导航解算的关键问题就是在导航积分开始时获得姿态、速度和位置变量的初始值,这就是初始对准问题。时间和精度是对准技术主要的技术指标, 在尽可能短的时间内达到最高的对准精度, 是捷联惯导初始对准技术追求的目标。设计初始对准方案所采用的方法通常分为两大类: 一类是基于经典控制理论的对准方法, 称为频域法或经典法; 另一类是基于现代控制理论的状态空间法,也称最优估计方法或卡尔曼滤波方法。随着初始对准技术的研究, 对准方案也由原来的频域法逐渐向基于卡尔曼滤波的最优估计方法转变。用卡尔曼滤波方法对惯导系统进行估计时, 对可观状态能够得到很好的估计。另外, 惯导系统初始对准的研究是在惯导系统误差分析的基础上进行的, 因此, 要弄清惯导系统初始对准原理,必须从惯导误差方程着手,在此基础上, 再讨论初始对准原理。 MMz0 。 x0、 My0 和方位误差三、初始对准的原理------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————二、捷联惯导主要误差来源分析影响惯导系统性能的误差因素,大致可以分为以下几种: 元件误差、安装误差、初始条件误差、计算误差、捷联系统初始对准首先利用外部信息或由惯性测量组件提供的信息粗略地确定出捷联矩阵。由于没有考虑到惯性测量元件的测量误差等的影响,这时给出传感器世界 Total 230 技术与应用 Technology & Application 的捷联矩阵与真实的捷联矩阵之间存在误差, 相应于实际的地理系和理想的地理系之间存在失准角, 造成加速度计测量的比力经过捷联矩阵转换后在地理坐标系的水平方向有分量。初始对准就是应用这个信息来不断地估计水平失准角φ[2]E ,φN 的。当数学平台有方位失准角φU 时,则地球自转角速率分量ω iecosLsin φU 就耦合到解析平台保持水平, 必须在东西轴上加一个控制信号, 从而使数学解析平台稳定在地理坐标系上。其稳定过程是如下数学公式进行的: C ??p Cpb b :btb (1) a bbo: ---------------------------------------------------------------------------------