渠 晋， 宋艳君， 臧 洁， 程洪炳

(空军工程大学工程学院自动控制工程系，西安 710038)

0 引言

无陀螺捷联惯导系统(Gyro-Free Strap-Down Inertial Navigation Systems，GFSINS)与普通捷联惯导系统相比具有低成本、低功耗、可靠性高、寿命时间长等优点，但由于在GFSINS中，载体的角速度是通过加速度计的比力方程解算得到，而目前加速度计测量误差较大，造成姿态角计算值的误差积累速度较快［1］。近年来，多传感器数据融合技术发展迅速，在各个领域都得到了广泛的应用，本文利用了GFSINS和三轴磁强计构成组合导航系统，以磁强计的测量值结合国际地磁场模型修正GFSINS的姿态角误差，抑制误差的积累，提高了姿态角的解算精度。

1 GFSINS姿态角解算

角速度计输出方程［2］为

其中:i为惯性系;b为载体系;ri为加速度计安装位置矢量;θi为敏感方向矢量;fb为投影到载体系的比力;为载体角速度为载体角加速度;Ω为载体角速度的反对称矩阵［2－3］。

因此得到固连在载体上的N个加速度计输出的矩阵形式为

令Q为J的左逆矩阵，则有

由式(3)可计算得到载体相对惯性空间的角速度在载体系3个轴的分量，进而可以确定载体姿态角。

2 加速度计配置方案

目前常用的配置方案有六加速度计和九加速度计，相比于六加速度计，九加速度计配置方案系统可靠性更高，而且可以利用冗余信息提高角速度解算精度。本文采用如图1所示的九加速度计配置方案［4］。

图1 加速度计配置方案Fig.1 Configuration of the accelerometer

原点在载体质心处，yb轴沿载体纵轴并指向载体弹头，xb轴沿尾翼并与yb轴垂直，zb轴与xb，yb轴构成右手坐标系，加速度计安装位置如图1所示，箭头所指方向为加速度计的敏感方向。……