船用自由方位惯导系统性能分析与仿真.pdf

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1、第35卷第11期2013年11月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．35，No．11Nov．，2013船用自由方位惯导系统性能分析与仿真苏瑞祥1，刘文超2，王荣颖2，卞鸿巍2(1．海军青岛航保修理厂，山东青岛266071；2．海军工程大学，湖北武汉430033)摘要：推导船用自由方位惯导系统在地理坐标系下的系统误差方程，通过求解静基座状态下的系统误差方程，研究各类误差源对自由方位惯导系统的影响，在此基础上完成动基座下系统误差仿真。理论分析及系统仿真表明，相比于指北惯导系统，自由方位惯导系统由于平台相对地理坐标系存在旋转角速度，调制水平方向惯性测量元件常值误

2、差造成的系统误差，使得除平台石方向陀螺造成的经度常值误差项外，其他项均为震荡性误差，达到了抑制惯性测量元件误差效果。关键词：自由方位惯导系统；误差分析；陀螺漂移；惯性测量元件中图分类号：TN91l文献标识码：A文章编号：1672—7649(2013)11—0104—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2013．11．023PerformanceanalysisandsimulationofshipbornefreeazimuthINSSURui．xian91，LIUWen．cha02，WANGRong．yin92，BIANHong．wei2(1．Navigati

3、onEquipmentsRepairingManufactoryofNavy，Qingdao266071，China；2．NavyUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：ThesystemerrorequationsofshipbornefreeazimuthINSwerededucedinthegeographiccoordinate，accordingtothesolutionsofsystemerrorequationsonthestationarybase，theimpactofdifferenterrorsource

4、sonfreeazimuthINSwasstudied，thenthesystemerrorssimulationwasaccomplishedonthedynamicbase．Theoreticalanalysisandsimulationshowthatbecauseoftherotationalangularvelocitybetweenplatformandthegeographiccoordinatesystem，reeazimuthINS，comparedtofixednorthINS，modulatessystemerrorscausedbythehorizontaline

5、rtialmeasurementunitconstanterror，whichmakessystemerrorscausedbythehorizontalinertialmeasurementunitconstanterrorbecommotionalerrorexceptforlongitudeerrorcausedbyXdirectiongym．ThefreeazimuthINScanreduceeffectofinertialmeasurementunit．Keywords：freeazimuthINS；erroranalysis；gyrodrift；inertialmeasure

6、mentunit0引言根据平台跟踪水平坐标系类型的不同，当地水平式惯导系统分为指北惯导系统、自由方位惯导系统、游移方位惯导系统和旋转方位惯导系统4种。国产船用平台惯导系统多采用指北惯导系统‘1。，国产航空平台惯导系统多采用游移方位惯导系统‘⋯。自由方位惯导系统由于计算量大而不被采用，随着导航计算机性能的不断提高，自由方位惯导系统计算问题可以解决。美国潜艇使用自由方位惯导系统完成极区航行，表明自由方位惯导系统可以解决极区导航问题。因此，有必要对自由方位惯导系统进行研究。但国内惯导学者对自由方位惯导系统的相关研究较少，只在教材旧。41中简单介绍系统工作收稿日期：2013—05—10；修回日期

7、：2013—06—20基金项目：航空科学基金资助项目(20120816001)；海军工程大学自然科学基金(HGDQNJ儿2029)作者简介：苏瑞祥(1972一)，男，工程师，主要研究方向为数字控制技术。第11期苏瑞祥，等：船用自由方位惯导系统性能分析与仿真·105·原理。本文推导自由方位惯导系统在地理坐标系内的误差方程，通过静基座下系统误差分析和动基座下数字仿真实验，对自由方位惯导系统的导航性能进行分析。1自由方位惯导系统误差方程推