未知纬度下基于四元数解算的SINS对准方法*

2019-06-13郑振宇解维河郑智林

航天控制 2019年2期

关键词：方法

郑振宇解维河郑智林

海军大连舰艇学院,大连 116018

目前，基于惯性系的对准方法是捷联惯导系统(SINS)晃动基座对准的首选方案，其对准性能的优越性在船载、车载系统中均得到了充分的检验[1-4]。惯性系对准方法的本质为基于重力信息观测的矢量定姿算法，在构建参考矢量模型中需要精确的纬度信息支持，而在水下、地下、密林等无线电导航信号无法覆盖的环境下获得纬度信息并非易事。因此，未知纬度下SINS自对准方法研究成为近年来对准研究的一个重要方向。针对该问题，文献[5]提出利用重力矢量在惯性空间的角位置关系估计纬度，再利用估计纬度进行传统意义的惯性系对准，并分析了纬度估计的精度与对准精度。文献[6]提出了基于重力视运动的三矢量自对准方法，重新构造坐标系链式关系，将对准问题归结为利用矢量几何运算求解当前时刻导航系相对载体惯性系的姿态矩阵问题，为惯性系对准提供了一种新的思路。受其启发，本文将未知纬度对准问题转换为基于地球自转轴向矢量(简称地轴矢量)在参考坐标系下投影的求解问题，并提出了一种基于四元数的轴向解算方法，以此建立导航系轴向在惯性系下的正交投影，最后确定载体姿态关系，仿真实验与船载实验均验证了方法的有效性，并与传统方法进行了对比分析。