基于双捷联算法的POS误差在线标定方法

《基于双捷联算法的POS误差在线标定方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、航空学报ActaAerOnauticaetAstronauticaSinicaSep252012V01．33No．91679-1687ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．C13文章编号：1000—6893(2012)09—1679—09基于双捷联算法的POS误差在线标定方法刘占超1’2，房建成1’2—1．北京航空航天大学惯性技术重点实验室，北京1001912．北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北

2、京100191摘要：为了提升位置和姿态测量系统(POS)的精度，结合POS工作过程中典型的匀速直线运动，提出了一种准实时的POS误差在线标定方法。首先设计了基于双捷联算法的在线标定方案，对系统误差方程进行简化处理，求出中时期导航条件下的系统误差状态转移阵。然后根据POs的两段相邻匀速直线运动导航误差，对系统误差参数进行在线标定，并通过可观测性分析得出POS运动与系统误差在线标定效果之间的对应关系。车载试验和飞行试验结果表明，在POS正常遥感作业过程中，本文提出的在线标定方法能够有效提升系统精度。关键词：航

3、空遥感；位置和姿态测量系统；在线标定；误差模型；可观测性；双捷联算法中图分类号：V243．5文献标识码：A位置和姿态测量系统(PositionandOrienta—tionSystem，POS)是航空遥感系统的重要组成部分，它由惯性测量单元(InertialMeasurementUnit，IMU)、GPS接收机、数据处理导航计算机和后处理软件等组成。POS通过数据的高精度融合能够实现对航空遥感载荷运动误差的厘米级、亚角分级测量。由于转台标定只能对IMU常值误差进行标定补偿，无法对历次开机误差进行标定u]，

4、而且IMU一般集成于合成孔径雷达、测绘相机等航空遥感载荷内部，不便于拆装，给系统重复标定带来困难，因此如何有效实现系统误差的在线标定是提升POS精度的关键。POS的运动轨迹是根据载荷的遥感作业需要而事先设计好的。根据合成孔径雷达、激光雷达、高光谱相机等航空遥感载荷的工作原理，载机在成像阶段要保持匀速直线飞行，但由于载机受阵风、气流等影响不可能保持理想的匀速直线飞行，造成一定程度的运动误差，而通过POS测量出非理想匀速直线运动的误差，并在载荷成像时进行误差补偿，能够有效提升遥感载荷的成像质量。对基于惯性器件

5、的系统来说，通过引入GPS导航结果‘2‘4]、主系统导航信息‘1，5

6、、磁传感器E6彳]、里程仪邙1等外部信息源，采用先进滤波方法对系统误差进行估计是在线标定的常用方法，也可通过转位机构实现现场多位置标定[9]，以及直接进行滤波估计[1”111等。传递对准过程中通过引入主系统导航信息能够实现子系统误差的在线标定，具有可匹配信息多、误差参数估计全面等优点，但传递对准需要设计特定的飞行机动方案来提升系统可观测度，还要消除参数传递过程中的误差因素，如杆臂误差、安装误差、振动及机翼变收稿日期：2011—11—16

7、；退修日期：2012-01—20；录用日期：2012．03—14；网络出版时间：2012—03-2216：44网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20120322．1644．003．html基金项目：国家“973”计划(2009cB724002)；国家杰出青年科学基金(60825305)；国家自然科学基金创新研究群体科学基金(61121003)*通讯作者．Tel．：010-82339487E—mail：fangjiancheng@buaaeducn硪堆格式t

8、L

9、uZC．FangJC．OnlinecalibrationofPOSerrorbasedORdoublestrapdownalgorithm．ActaAeronauticaetAstronauticaSini-ca．20t2，32(9)：t679—1687．赉{占起，房建成．基于双捷联算法的POSig差在线标定方法，航空学报．2e12．32(9)：1679-1687．航空学报Sep．252012Vol。33No．9形影响等。文献[10]和文献[11]在空中对准过程中通过滤波方法实现对系统误差的在线标定。

10、文献[12]提出了一种在线测量陀螺常值漂移的方法，该方法能够较为有效地测量出所有导航陀螺每次启动后的常值漂移量及其缓慢变化，提升系统精度，但需要有专门的转位机构，能够标定的误差参数不全面。通过上述分析可以看出，现有方案多数存在滤波算法复杂、计算量大、硬件系统或标定过程复杂、需要特定的飞行机动等问题。文献[13]和文献[14]提出了在静基座上直接对系统误差参数进行辨识的方法。基于以上研究基础，本文给出一种无需额外飞行机动、计算量