张 宇, 张百强, 孙婷婷, 王 烨, 王含宇

(1.92941部队44分队,辽宁 葫芦岛 125099； 2.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033)

0 引 言

惯性导航系统是最重要的导航方式之一,在航空航天、交通运输等领域具有重要应用。惯导系统的基本工作原理是对惯性器件测得的载体角速度、加速度进行积分运算以得到载体的运动参数信息[1],因此在工作前必须确定载体的初始姿态、速度等信息,即初始对准。

对于机载惯导,初始对准的快慢直接影响飞机出动的反应速度。飞机的惯导通常在飞机静止时完成初始对准,称为静基座对准[2]。静基座对准主要利用陀螺仪敏感地球自转角速度来进行对准解算,通过卡尔曼(Kalman)滤波进行误差估计[3]。其陀螺仪启动时需要一段时间预热,并且由于载体静止,其方位角的可观测性较差[4～6],误差收敛较慢。通常飞机精对准的对准时间需要15 min左右,若缩短对准时间,采用快对准方法,则精度较低,只能达到0.05°左右的对准精度。

为提高机载惯导对准的速度,需要引入外部装置或信息辅助惯导进行对准[7],例如导弹[8,9]、舰载机[10,11]上使用的惯导系统,常利用专门的光学测量装置进行辅助测量。在静基座条件下的机载惯导,其加速度计受到的干扰很小,因此,俯仰和滚转角可以通过加速度计较快地实现对准,外部装置只需完成方位角的对准即可。

本文提出了一种适用于地面飞机惯导系统快速对准的光学测量装置及方案,系统结构简单,无需对飞机进行改造,满足飞机快速对准的精度需求,提高飞机的出动反应速度。……