捷联惯导系统尺寸效应分析与补偿

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1、第20卷第4期中国惯性技术学报Vol.20No.42012年8月JournalofChineseInertialTechnologyAug.2012文章编号：1005-6734(2012)04-0414-07捷联惯导系统尺寸效应分析与补偿1122谢波，秦永元，万彦辉，师为健(1.西北工业大学自动化学院，西安710072；2.航天第十六研究所，西安710100)摘要：尺寸效应误差是捷联惯导系统一个重要误差源。从理论上分析了尺寸效应误差的产生机理和对系统精度的影响。在此基础之上，采用多项式拟合法推导出了尺寸效应误差双子样补偿算法，并且根据尺寸效应误差的产生原因和

2、规律，提出了尺寸效应误差参数速率标定方法。理论分析和实验结果表明，尺寸效应误差是系统在角运动条件下由于系统本身物理结构所形成的固有误差，在对其进行补偿时应当采取硬件设计和软件算法补偿相结合的方式；采用双子样补偿算法对加速度测量进行尺寸效应-4误差补偿，补偿前加速度测量误差最大可达0.06g，而补偿后小于1×10g，水平定位误差也降低10％左右。关键词：捷联惯导系统；尺寸效应；双子样补偿算法；速率标定中图分类号：U666.1文献标志码：AAnalysisandcompensationforsizeeffectofstrapdowninertialnavigat

3、ionsystem1122XIEBo,QINYong-yuan,WANYan-hui,SHIWei-jian(1.DepartmentofAutomaticControl,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi,an710072,China;2.The16thInstitute,ChinaAerospaceScienceandTechnologyCorporation,Xi’an710100)Abstract:Thesizeeffecterroristhemostimportationerrorsourceofstrap

4、downinertialnavigationsystem(SINS).Inthispaper,themechanismandeffectonthesystemprecisionofthesizeeffecterrorwereanalyzedintheory.Basedonthis,atwo-samplecompensationalgorithmforthesizeeffecterrorwasdeducedbyusingpolynomialapproximation.Besides,theratecalibrationmethodofsizeeffecterr

5、orparameterswasproposedaccordingtothereasonandregularityofthesizeeffecterror.Theoreticalanalysisandexperimentresultsshowthatthesizeeffecterroristhesystem’sinherenterrorformedbyitsphysicalstructurewhenwithangularmotion,anditscompensationshouldadoptbothhardwaredesignandsoftwarealgori

6、thm.Byusingthetwo-samplecompensationalgorithm,theaccelerometer’ssizeeffecterrorisreducedfrom0.06gto-41×10g,andthehorizontalpositioningerrorisreducedbyabout10℅.Keywords:SINS;sizeeffect;two-samplecompensationalgorithm;ratecalibration随着对捷联惯导系统使用精度要求的不断提高，合，当系统存在角运动时，惯性仪表会承受附加的切尺寸效应误差已

7、经成为系统的一个重要误差源，越来向加速度和向心加速度，在将系统视为“点测量组件”[1-3]越受到重视，得到国内外学者的广泛研究。所谓尺工作时，就会引起惯性仪表的测量误差，从而引起导寸效应主要是由于机械结构和安装尺寸的限制，使得航误差。惯性仪表(加速度计和陀螺仪)和系统的质心很难重实际情况下，捷联惯性导航系统不可能是“点测收稿日期：2012-03-26；修回日期：2012-07-28基金项目：总装十一五国防预研课题项目(51309060401)作者简介：谢波（1978—），男，博士研究生，从事惯性导航技术研究。E-mail：xbxb1997@yahoo.com

8、.cn联系人：秦永元（1945—），男，教授，博士生