张复建 单 斌 王跃钢 杨 波 腾红磊

火箭军工程大学导弹工程学院，西安710025

传统的高精度惯性器件在捷联惯性导航系统(SINS)中难以广泛应用的最大因素是其成本和重量，随着微机电系统(MEMS)技术的不断发展，基于微机电技术的微型陀螺仪和加速度因具有成本低、功耗低和体积小等优势，在民用和军事方面，都应用的越来越广泛[1]。

然而，低成本的微型惯性测量单元(MIMU，简称：微惯组)，由于受微机电技术工艺等所限，微惯组的输出具有较大的偏差和噪声[2]，其测量精度相对传统的惯性器件低很多，尤其是陀螺仪在静止状态时，无法敏感地球自转角速率，因此，微惯组无法使用双矢量法完成初始对准，必须依靠外部测量信息进行辅助对准。随着全球卫星定位系统(GPS)的不断发展，李士心[3]采用GPS提供的速度信息辅助低成本的IMU/GPS组合导航系统进行初始对准，较好地估计了航向角误差和IMU参数误差，庞春雷[4]针对低精度的捷联惯性导航无法实现航向角的自对准和GPS双天线侧向需要较长时间初始化的问题，研究了二者相互辅助的算法，同时，许多学者研究了GPS测量姿态角的方法[5-6]，对此，本文通过GPS测量航向角，融合加速度计输出信息，实现粗对准过程，采用改进的自适应卡尔曼滤波方法实现精对准过程。

1 静基座粗对准

1.1 常用坐标系及转换关系

(1)

式中：c表示余弦函数；s表示正弦函数。

当采用四元数[q0,q1,q2,q3]T表示姿态矩阵时，其对应关系为[7]：

(2)

姿态角与四元数的转换关系为：

(3)

1.2 粗……

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