捷联惯导系统圆锥误差分析

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1、第15卷第4期鱼雷技术Vol.15No.42007年08月TORPEDOTECHNOLOGYAug.2007捷联惯导系统圆锥误差分析陈涛1，李建辰1，王新龙2(1.水下信息处理与控制国家重点实验室，陕西西安710075;2.北京航空航天大学宇航学院，北京100083)摘要:圆锥运动是刚体运动的一种几何效应，在圆锥运动下产生的圆锥误差是捷联惯导系统的重要误差源。产生圆锥误差的运动学机理表明，该误差在捷联惯导系统中只能通过系统设计和算法补偿等方法使其尽量减小而无法完全消除。本文在分析了圆锥误差的运动学机理的基础上推导了由于安装误差、陀螺量化误差、陀螺频带选取等因素影响下圆锥误差的大小。同时介绍了描

2、述刚体圆锥运动的GoodmanRobinson理论，应用该理论推导出了圆锥误差的一种有效修正算法，并通过仿真进行了验证。仿真结果表明，采取提高硬件精度和软件补偿的方法可以有效地降低圆锥误差对系统精度的影响O关键词:捷联惯性导航系统;圆锥误差;圆锥补偿中图分类号:U666.12文献标识码:A文章编号:1673-1948(2007)04-0026-05ConingErrorAnalysisofStrapdownInertialNavigationSystem112CHEN~α0，LIIiαn-chen，WANGXin-long(1.TheNationalKeyLaboratoryforUnderw

3、aterInformationProcess&Control,Xi'an710075,China;2.SchoolofAs•tronautics,BeihangUniversity,Beijing100083,China)Abstract:Coningmotionisageometriceffectofrigidmotion,andconingerrorfromconingmotionisanessentialerrorsourceofstrapdowninertialnavigationsystem(SINS).Thekinematicmechanismofgeneratingconinge

4、rrorindicatesthatconingerrorcanbereducedthroughsystemdesignandcompensatoryalgorithm,butcannotbeeliminated.Themagnitudeofconingerrorwhichisaffectedbythefixingerror,gyro'squantizingerrorandfrequencyband,andsoonisdeducedbasedontheanalysisofkinematicmechanismofconingerrorgeneration.Moreover,theGoodman-R

5、obinsontheoryofrigidconingmotionisintroduced,andanef•fectivecorrectionalgorithmofconingerrorisdeducedwiththistheory.Simulationresultshowsthattheeffectofconingerroronsystemprecisioncanbereducedviaimprovedhardwareprecisionandsoftwarecompensation.Keywords:strapdowninertialnavigationsystem(SINS);coninge

6、ηor;coningcompensation。引言误差的产生机理并设法通过软件补偿尽量减小其影响，是提高SINS导航精度的一条重要途径。刚体受到环境振动影响或本身具有的角运本文详细分析了圆锥误差的形成原因，并应动，使其在2个正交轴方向存在频率相同的角振用Goodman-Robinson理论给出一种圆锥误差的动速率时，第3个正交轴在空间绕其平均位置作有效修正算法，并得出相关结论。锥面或近似锥面的运动，这种运动称为刚体的圆锥效应[1，2J。捷联惯导系统(SINS一-Strapdown1圆锥运动及圆锥误差的运动学分析InertialNavigationSystems)中的陀螺能够感受圆锥运动并产生相

7、应的测量误差，由圆锥效应所产设导航坐标系的指向与地理坐标系的指向生的SINS误差称为系统的圆锥误差。刚体运动东~~~~天相同，载体坐标系的指向为右、前、上。的圆锥效应对SINS性能有重要影响[3J]O由于载体的航向角、俯仰角和横滚角分别为ψ，()，γ。在动态环境下圆锥误差不可避免，因此，研究圆锥根据欧拉法，由导航坐标系至载体坐标系的转换收稿日期:2006-10-14;修回日期:2007-04-13