捷联惯导惯性系初始对准算法研究与仿真.pdf

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1、第31卷第1期计算机仿真2014年1月文章编号：1006—934g(2014)~一0068—04捷联惯导惯性系初始对准算法研究与仿真许彩，胡柏青，常路宾，罗银波(i．海军工程大学导航工程系，湖北武汉430033；2．海军驻九江地区军代室，江西九江332900)摘要：研究捷联惯性系初始对准问题。在晃动基座下，由于强角运动和线运动的干扰，捷联惯导无法根据陀螺和加速度计的输出直接计算姿态阵，影响对准精确度。为了解决上述问题，利用重力加速度在惯性坐标系中方向旋转变化构造观测向量，将摇摆基座条件下捷联惯导初始对准的问题转化基于重力加速度确定对准起始时刻的姿态阵的问题。在基于矢量观测确定姿态算法的框架下

2、通过q-method法求解Wahba问题推导出惯性空间重力积分向量的摇摆基座算法。通过摇摆台对改进方法与传统的初始对准算法进行比较分析，验证了改进算法能够有效的完成恶劣的运动环境下的自主对准，为捷联惯导系统设计提供了重要的参考价值。关键词：初始对准；姿态矩阵；双矢量定姿中图分类号：U666．1文献标识码：BResearchonInitialAlignmentforSINSinInertialFrameBasedonWahbaProblemXUCai，HUBai—qing，CHANGlu—bin，LUOYin—bo(1．DepartmentofNavigationEngineering，Nav

3、alUniversityofEngineering，WuhanHubei430033，China；2．NavyMilitaryRepresentativeOfficeintheJiujiangArea，Jiujiang，Jiangxi332900，China)ABSTRACT：Ananti-disturbanceinitialalignmentalgorithmwaspresented．Becauseoftheinterferenceofangularandlinearvibration，attitudematrixcannotbedirectlycalculatedfromthemeasu

4、rementofthegyrosandaceelerome—tersonaswayingbase．Aimingtoovercomethesedificulties，itwasinferredthatthegravitymovementisprojectedtotheinertialcoordinatetomakeupthevectormeasurements，andinitialalignmentalgorithmforswing—baseSINSisconvertedtothesolvingoftheinitialattitudematrix．Byemployingtheq-method，

5、theequationsofaswaying—basedcoarsealignmentmethodwerededucedbasedontheanalyticcoarsealignmentframework．Atlast，comparedwithtra—ditionalinitialalignmentalgorithm，itturnsoutthatthemethodproposedinthispaperhasimportantresearchvalueforinitialalignmentofSINSintheharshenvironment．KEYWORDS：Alignment；Attitu

6、dematrix；Referencevector1引言包括重力，还包括载体的线振荡运动加速度，还包括载体的初始对准是捷联惯导系统进行导航的前提，初始对准的线振荡运动加速度。因此，传统方法的初始对准也就无法进好坏将直接影响到系统的导航精度。捷联惯导系统(SINS)行。如何在不依赖外部信息的条件下能够较好完成恶劣环初始对准的本质是确定载体的初始姿态。在准静态或微幅境下的初始对准是本文研究的难点和重点。晃动的对准环境条件下，捷联惯导系统可利用加速度计和陀近年来相关学者研究了基于非线性模型的初始对准方螺分别对重力加速度和地球自转角速度的信息，通过直接解法，这种方法不需要粗对准，直接建立SINS非线性

7、对准模析粗对准的方法粗略计算捷联惯导的姿态矩阵，并在此基础型，采用非线性滤波的方法进行对准。但是非线性初始对准上进行精对准，从而完成自主对准。而在晃动条件下，存在方法需要建立非线性误差模型，会引入较大的模型误差，而较大幅度角运动(诸如舰船在风浪作用下)，由于摇摆引起的且大部分非线性对准都是为了验证相关滤波算法而研究的，干扰角速度远大于地球自转角速度，根本无法从陀螺输出中其实用性有待进一步研究。为解决摇摆基座下