旋转捷联惯导系统精对准技术

孙枫，孙伟

电子技术

旋转捷联惯导系统精对准技术

孙枫，孙伟

针对惯性器件常值偏差对捷联惯导系统导航精度的影响，提出了一种单轴旋转调制方案并建立该系统误差方程。单轴旋转调制方法是一种自校正方法，它可以在不使用外部信息的条件下，通过对惯性测量单元（IMU）的转动来调制惯性器件的常值偏差，将系统中陀螺常值漂移和加速度计零位误差调制成周期变化的量，达到误差补偿的目的。采用这种自动补偿法可以提高捷联惯导系统长时间工作的精度，充分发挥惯性导航“自主性”的优点。捷联惯导系统初始对准就是确定从载体坐标系到计算地理坐标系的初始捷联矩阵，并且进行姿态校准。提高对准精度、减少对准时间是初始对准中的主要问题。对于以速度为观测量的初始对准来说，卡尔曼滤波器并不是在任何情况下都可以提供较为理想的估计效果。捷联惯导系统的可观测性较差，尤其是在静基座环境下系统可观测性最弱，在采用卡尔曼滤波技术解决捷联惯导系统精对准问题的过程中，系统较差的观测性影响了滤波器进行状态估计的收敛速度和估计精度。在单轴旋转的捷联惯导系统中，通过IMU的转动能够改变系统误差模型中的捷联矩阵，从而改善惯导系统的可观测性。本文采用的基于谱条件数的可观测分析方法实质上是一种基于观测矩阵奇异值的分析方法，该方法可以计算出IMU在静止和旋转状态下捷联系统的可观测度，采用卡尔曼滤波方法实现了旋转捷联系统的精对准。……