光学捷联惯导系统初始对准详解
-初始对准
捷联惯导系统的 静基座初始对准1．初始对准惯性导航系统是根据测得的运载体的加速度，经过积分运算求得速度与位置的，因此，必须知道初始速度和初始位置。
此外，在以地理坐标系为导航坐标系的惯导系统中（包括平台式和捷联式），物理平台和数学平台都是测量加速度的基准，而且平台必须准确地跟踪地理坐标系，以避免由平台误差引起加速度测量误差。
在惯性系统加电启动后，平台的三轴指向是任意的，平台一般不在水平面内，又没有确定的方位，因此在系统进入导航工作状态前，必须将平台的指向对准，此过程便称为惯性系统的初始对准。
初始对准的精度直接关系到惯导系统的工作精度，初始对准的时间是惯导系统的重要战术技术指标。
因此，初始对准是惯导系统最重要的关键技术之一。
2．初始对准的分类（1）按对准的阶段来分惯导系统的初始对准一般分为两个阶段：第一阶段为粗对准：对平台进行水平与方位粗调，要求尽快地将平台对准在一定的精度范围内，为后续的对准提供基础，所以要求速度快，精度可以低一些。
第二阶段为精对准：它是在粗对准的基础上进行的，要求在保证对准精度的前提下尽量快。
（2）按对准的轴系来分在以地理坐标系为导航坐标系的情况下，初始对准可分为水平对准和方位对准。
在平台式惯导系统中，物理平台通常先进行水平对准，然后同时进行平台的水平与方位对准。
在捷联式惯导系统中，对数学平台进行对准时，一般情况下水平对准与方位对准是同时进行的。
（3）按基座的运动状态来分按照安装惯导系统所在基座的运动状态可分为静基座对准和动基座对准。
动基座对准通常是在运载体处于运动状态下进行的。
（4）按对准时对外信息的需求来分惯导系统只依靠重力矢量和地球速率矢量通过解析方法实现的初始对准称为自主式对准，此时不需要其它外部信息，自主性强，但精度不高。
非自主对准可通过机电、光学或其它方法将外部参考坐标系引入系统，使平台对准至导航坐标系。
3．初始对准的要求惯导系统不论用于运载体导航还是武器弹药中的制导，都要求初始对准保证必需的准确性与快速性。
2.捷联惯导系统初始对准——【惯性导航系统】
古典控制理论设计法、参数辨识法、卡尔曼滤波法 等。
‹#
精对准思路
‹#
精对准误差方程简化
x
Vg epy
R
z cos
ysin
g x
y
Vegpx
R
sin
x sin
g y
x
Vg epy
R
z cos
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R
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R
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x cos
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z
Vg epx
‹#
0
cos
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0
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另：
gb T g p T
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T 0
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p x
g
tg
dt
粗对准精度一般在数角分至数十角分，视基座晃动大小。 方位对准精度受基座运动干扰更大，且高纬度地区误差大。
‹#
四、精对准
目的：
在基座存在晃动干扰时，精确修正姿态矩阵。
思路：
在粗对准基础上，通过对惯性器件的输出和重力加 速度、地球自转角速度信息进行滤波，精确地确定姿 态矩阵。
捷联惯性导航系统初始对准原理
第二章捷联惯导系统的初试对准2.1引言惯导系统是一种自主式导航系统。
它不需要任何人为的外部信息，只要给定导航的初始条件（例如初始速度、位置等），便可根据系统中的惯性敏感元件测量的比力和角速率通过计算机实时地计算出各种导航参数。
由于“平台”是测量比力的基准，因此“平台”的初始对准就非常重要。
对于平台惯导系统，初试对准的任务就是要将平台调整在给定的导航坐标系的方向上。
若采用游动方位系统，则需要将平台调水平---称为水平对准，并将平台的方位角调至某个方位角处---称为方位对准。
对于捷联惯导系统，由于捷联矩阵T起到了平台的作用，因此导航工作一开始就需要获得捷联矩阵T的初始值，以便完成导航的任务。
显然捷联惯导系统的初始对准就是确定捷联矩阵的初始值。
在静基座条件下，捷联惯导系统的加ω。
因此b g及速度计的输入量为---b g，陀螺的输入量为地球自转角速率bie bω就成为初始对准的基准。
将陀螺及加速度计的输入引出计算机，通过计ie算机就可以计算出捷联矩阵T的初始值。
由以上的分析可以看出，陀螺及加速度计的误差会导致对准误差；对准飞行器的干扰运动也是产生对准误差的重要因素。
因此滤波技术对捷联系统尤其重要。
由于初始对准的误差将会对捷联惯导系统的工作造成难以消除的影响，因此研究初始对准的误差传播方程也是非常必要的。
2.2 捷联惯导系统的基本工作原理捷联式惯性导航系统，陀螺仪和加速度计直接及载体固联，加速度计测量是载体坐标系轴向比力，只要把这个比力转换到导航坐标系上，则其它计算就及平台式惯性导航系统一样，而比力转换的关键就是要实时地进C，姿态矩阵也称行姿态基准计算来提供数学平台，即实时更新姿态矩阵nbC也可表为捷联矩阵。
一般选择地理坐标系为导航坐标系，那么捷联矩阵nb C，其导航原理图如图2.1所示。
示为tb由惯导系统的工作原理可以看出，捷联式惯性导航系统有以下几个主要优点: 1.惯性敏感器便于安装、维修和更换。
2.惯性敏感器可以直接给出舰船坐标系轴向的线加速度、线速度，供给舰船稳定控制系统和武备控制系统。
捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究
捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究引言捷联惯导与组合导航系统是一种集捷联惯导和其他导航传感器（如GPS、气压计、陀螺仪等）的优势于一体的导航系统，具有在惯导滞后情况下实现导航信息快速、准确更新的优势。
为了确保导航精度和可靠性，捷联惯导与组合导航系统的初始对准是不可或缺的关键技术之一。
本文将重点探讨捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术的研究。
一、捷联惯导与组合导航系统概述捷联惯导与组合导航系统是一种通过融合多种导航传感器测量数据来计算导航解的导航系统。
其中，捷联惯导通过惯性导航算法利用加速度计和陀螺仪提供的姿态、速度和位移信息进行导航计算，而组合导航则通过融合GPS和其它传感器的信息来修正惯导的误差，提供更准确的导航结果。
二、初始对准技术的研究现状初始对准技术在捷联惯导与组合导航系统中起到了决定性的作用，对其精度和可靠性具有重大影响。
目前，针对初始对准技术的研究主要集中在以下几个方面：1. 惯性传感器标定：惯导系统的精度和准确性直接依赖于惯性传感器的性能。
因此，对于惯导系统而言，惯性传感器的标定至关重要。
传感器标定主要涉及惯性传感器的误差估计、参数校准和标定方法等。
2. 导航状态估计算法：捷联惯导与组合导航系统的核心是导航状态估计算法。
目前常用的算法包括扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）以及粒子滤波（PF）等。
这些算法通过融合多种传感器的信息，实现对导航状态的准确估计。
3. 高精度传感器融合：为了提高初始对准的精度和可靠性，可以考虑使用更高精度的传感器，如高精度的加速度计和陀螺仪。
此外，对于GPS系统而言，使用双频技术和高精度的差分GPS技术可以进一步提高导航精度。
三、捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究在捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术的研究中，可以采用以下方法来提高初始对准的精度和可靠性：1. 多目标标定方法：采用多目标标定方法来标定捷联惯导系统中的惯性传感器。
惯导 惯性导航系统的初始对准资料
R
静基座惯导系统误差方程
对应的方块图为
主要内容
概述 静基座惯导系统误差方程 单回路的初始对准 陀螺漂移的测定 捷联式惯导系统的初始对准
若：假定载体 所在地的纬 度是准确知 道的
0 则：
静基座惯导系统误差方程
假定载体处于地面静止状态， 于是惯性导航系统误差方程式可简化为
2 sin V g A V E e N E 2 sin V g A V N e E N V N
惯性导航篇——惯性导航系 统的初始对准
主要内容
概述 静基座惯导系统误差方程 单回路的初始对准 陀螺漂移的测定 捷联式惯导系统的初始对准
主要内容
概述 静基座惯导系统误差方程 单回路的初始对准 陀螺漂移的测定 捷联式惯导系统的初始对准
概述
什么是初始对准？ 初始对准有任务？ 初始对准的类型？
什么是初始对准？
北向和东向 加速度计的 零位误差
R V N e cos e sin E R VE sin sin e e N R tan VE e cos e cos R
静基座惯导系统误差方程
假定载体处于地面静止状态， 于是惯性导航系统误差方程式可简化为
2 sin V g A V E e N E 2 sin V g A V N e E N V N
Байду номын сангаас
R V N e cos e sin E R VE sin sin e e N R tan VE e cos e cos R
为计算值与真 实值的之差
第六章光学捷联惯导系统初始对准要点
对准结果
零速
6.2 自对准技术
对准精度分析
N1 g(V& E2DVNE)
E1g(V& N2DVEN)
D g 1 N (V N 3 D V & E 2 2 D V N D E ) E N
6.2 自对准技术
N
E
E g
N
g
D
E
E
tgL
N g
光学惯性测量与导航系统
Optic Inertial Measurement & Navigation System
主 讲： 杨功流 教授 晁代宏 讲师 张小跃 讲师
电 话： 9664，6542-823
第六章 光学捷联惯导系统初始对准
6.1 捷联惯导系统初始对准基本原理 6.2 自对准技术 6.3 传递对准技术
6.2 自对准技术
解析式粗对准
粗对准阶段的首要要求是快速性，对精度的要求较低。在进 行解析式粗对准时，要求载车静止，同时要求当地的经度、纬 度为已知量。 这样，重力加速度g和地球自转角速率在导航坐 标系中的分量是确定的常值，在载体坐标系中的分量也可以通 过惯性器件测得。通过惯性器件的测量值可以直接计算出初始 捷联矩阵。
6.1 捷联惯导系统初始对准基本原理
惯性导航系统是一种积分推算系统，这就需要预先给定积 分初始值（包括位置、速度和姿态）。 载体的位置与速度初值较易得到，如在静止状态下开始导 航时，初始速度为零，也可利用外部数据直接装订。 初始姿态值相对而言较难得到，这时需依赖惯导系统的初 始对准过程来实现。 初始对准的精度、对准时间直接影响导航系统精度和准备 时间，所以初始对准技术一直是惯导系统的关键技术之一。
6.2 自对准技术
第六章-光学捷联惯导系统初始对准(20121122)要点
输出值来进行误差量的估计，也就是通常所指的匹配方 式。一般来说，传递对准可分为两大类：一类是计算参 数匹配法：另一类是测量参数匹配法。计算参数匹配法 把失准角当做一个整体，利用主、子惯性导航系统计算 出的信息，如位置之差、速度之差对子惯导进行对准； 测量参数匹配法则是利用主、子惯性导航系统测得的角
L为惯导系统所处位置的地理纬度。水平误差角的估计误 差是由加速度计的误差引起，方位误差角的估计误差是由 东向陀螺漂移和北向水平误差角的估计误差造成的。
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
6.2 自对准技术
多位置对准
基本概念
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
6.3 传递对准技术
概述
问题的提出
速度之差和比力之差来对失准角进行估计。
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
6.3 传递对准技术
传递对准匹配方式
一般来说，测量参数匹配法由于方法直接，其快速
性由于计算参数匹配法，但对载体结构挠曲运动计算参 数匹配法要敏感，即在同等条件下，其精度要低于计算 参数匹配法。 常见的匹配算法包括位置匹配法、速度匹配法、积 分速度匹配法、双积分速度匹配法、比力匹配法、角速 度匹配法、积分角速度匹配法等。
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
6.2 自对准技术
惯组误差补偿 导航参数 误差补偿 速度参数 对准结果
惯组
导航解算
Kalman滤波
零速
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
6.2 自对准技术
对准精度分析
1 N ( VE 2 D VN E ) g
1 E ( VN 2 D VE N ) g
捷联式惯导系统初始对准方法研究
捷联式惯导系统初始对准方法研究一、本文概述随着导航技术的不断发展，捷联式惯导系统（StrapdownInertial Navigation System, SINS）已成为现代导航领域的重要分支。
由于其具有自主性强、隐蔽性好、不受外界电磁干扰等优点，被广泛应用于军事、航空、航天、航海等领域。
然而，捷联式惯导系统的初始对准问题是其实际应用中的一大难题。
初始对准精度的高低直接影响到系统的导航精度和稳定性。
因此，研究捷联式惯导系统的初始对准方法具有重要意义。
本文旨在深入研究和探讨捷联式惯导系统的初始对准方法。
对捷联式惯导系统的基本原理和组成进行简要介绍，为后续研究奠定基础。
对初始对准的定义、目的和重要性进行阐述，明确研究的重要性和方向。
接着，重点分析现有初始对准方法的优缺点，包括传统的静基座对准、动基座对准以及近年来兴起的智能对准方法等。
在此基础上，提出一种新型的初始对准方法，并对其进行详细的理论分析和仿真验证。
通过实验验证所提方法的有效性和优越性，为捷联式惯导系统的实际应用提供有力支持。
本文的研究内容对于提高捷联式惯导系统的初始对准精度、增强其导航性能和稳定性具有重要意义。
所提出的新型初始对准方法有望为相关领域的研究提供新的思路和方向。
二、捷联式惯导系统初始对准理论基础捷联式惯导系统（Strapdown Inertial Navigation System，SINS）的初始对准是其正常工作的前提，对于提高导航精度和长期稳定性具有重要意义。
初始对准的主要目的是确定惯导系统载体在导航坐标系中的初始姿态，以便为后续的导航计算提供准确的基准。
捷联式惯导系统的初始对准过程涉及多个理论基础知识，包括载体运动学、动力学模型、误差分析以及滤波算法等。
载体运动学模型描述了载体在三维空间中的姿态、速度和位置变化，是初始对准过程中姿态解算的基础。
动力学模型则用于描述载体在受到外力作用下的动态行为，为误差分析提供了依据。
在初始对准过程中，误差分析是至关重要的。
捷联惯导系统初始对准精度评估算法
文章编号 ： １ ０ ０ ６—９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２— ０ ０ １ ６— ０ ４
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ７ 年０ ２ 月
捷 联 惯 导 系统 初 始 对 准精 度评 估 算 法
亓洪标 ， 吴 苗， 郭 士荦
（ 海军工程大学 ， 湖北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ３ ３ ） 摘要 ： 惯导系统初 始对 准精度评估是惯导系统性能分析 中的难点 问题 ， 为 了提高对准精度 ， 利用最优平滑技术对惯导 系统导 航段数据做后 向平 滑， 得 到初始对准结束时刻真实状态 的最优估计 ， 并且对惯导对准 的精度进行评估 ， 克服 了在实际应用 中
Ｑ Ｉ Ｈ ｏ ｎ ｇ—ｂ ｉ ａ ｏ ， ｗＵ Ｍｉ ａ ｏ ， Ｇ Ｕ Ｏ Ｓ ｈ ｉ —ｌ ｕ ｏ
（ Ｎ ａ ｖ ｙ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｗｕ Ｈ ａ ｎ Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ ４ ３ ０ ０ ３ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ： Ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｎ ａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｌ ｉ ｎ ｍｅ ｇ ｎ ｔ ；Ａｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；Ｏｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
惯性测量 单元 （ Ｉ ＭＵ） 输 出进行 导航解算 ， 这实 际上是一个 航 位推算过 程。因此 在 Ｓ Ｉ Ｎ Ｓ进入正常导航 状态之 前需要 给定
文献 ［ １ ］ 提 出了利用平 滑器对惯性传感器进行解算 的思
9-初始对准
1．初始对准
惯性导航系统是根据测得的运载体的加速度，经过积分运算求得速 度与位置的，因此，必须知道初始速度和初始位置。此外，在以地理坐 标系为导航坐标系的惯导系统中（包括平台式和捷联式），物理平台和 数学平台都是测量加速度的基准，而且平台必须准确地跟踪地理坐标 系，以避免由平台误差引起加速度测量误差。
7 状态变量可观测性的分析
7.1 古卓夫柯夫定义的可控性和可观性
考虑定常系统
x& = Ax + Bu
[ ] [ ] 式中， A = aij ∈ Rn×n，B = bij ∈ Rn×m。
设初始条件为零，对上式进行拉氏变换，由克莱姆法则可以得到
xi
(s)
=
∆i ∆
(i = 1,L,n)
式中
(s − a11) − a12 L − a1n
振荡误差有三种：
（1）休拉振荡 周期为 84.4 分。
（2）地球振荡 周期为 24 小时。
（3）傅科振荡 周期为 51 小时，频率为ωe sinϕ 。
傅科振荡周期随纬度而变，纬度越低，周期越长，在赤道上，傅科 振荡频率为零，傅科振荡消失；在两极，傅科振荡退化为地球振荡。
傅科振荡对休拉振荡起调谐作用。
在惯性系统加电启动后，平台的三轴指向是任意的，平台一般不在 水平面内，又没有确定的方位，因此在系统进入导航工作状态前，必须 将平台的指向对准，此过程便称为惯性系统的初始对准。
初始对准的精度直接关系到惯导系统的工作精度，初始对准的时间 是惯导系统的重要战术技术指标。因此，初始对准是惯导系统最重要的 关键技术之一。
4.1 粗对准
在静基座上，加速度计测得的是重力加速度矢量在飞行器坐标系 b 中的分量，陀螺仪测得的是地球自转角速度矢量在 b 系中分量。而这两 个矢量在导航坐标系——地理坐标系 E 中的分量是已知的
9-初始对准教程
（4）按对准时对外信息的需求来分
惯导系统只依靠重力矢量和地球速率矢量通过解析方法实现的初 始对准称为自主式对准，此时不需要其它外部信息，自主性强，但精度 不高。 非自主对准可通过机电、光学或其它方法将外部参考坐标系引入系 统，使平台对准至导航坐标系。
3．初始对准的要求
惯导系统不论用于运载体导航还是武器弹药中的制导，都要求初始 对准保证必需的准确性与快速性。 用于舰船与飞机的惯导系统，对准时间可略长些，如装备民航飞机 用的惯导系统的对准时间容许为 15~20min。 用于舰炮武器系统的捷联式航姿系统，基于对其快速反应的要求， 静基座对准时间要求在 10min 左右，动基座对准时间要求在 20min 左 右。 对于战术导弹的空中对准， 初始对准则要求在数十秒或数秒内完成。 平台式惯导系统的水平对准精度达到 10”以内，方位对准精度达 2’~5’以内。 为了使初始对准达到精而快的要求，陀螺仪与加速度计必须具有足 够高的精度和稳定性，系统的鲁棒性要好，对外界的干扰不敏感。
4．静基座对准
捷联式惯导系统初始对准的任务就是确定从机体坐标系到导航坐 标系的初始变换矩阵。对准过程分为两个阶段：粗对准和精对准。
4.1 粗对准
在静基座上，加速度计测得的是重力加速度矢量在飞行器坐标系 b 中的分量，陀螺仪测得的是地球自转角速度矢量在 b 系中分量。而这两 个矢量在导航坐标系——地理坐标系 E 中的分量是已知的
（2）按对准的轴系来分
在以地理坐标系为导航坐标系的情况下，初始对准可分为水平对准 和方位对准。 在平台式惯导系统中，物理平台通常先进行水平对准，然后同时进 行平台的水平与方位对准。 在捷联式惯导系统中，对数学平台进行对准时，一般情况下水平对 准与方位对准是同时进行的。
（3）按基座的运动状态来分
捷联惯性系统初始对准研究
研究生签名：
导师签名：歪望塾日期：至ＱＱ鱼生圣县
东南大学硕士学位论文
第一章绪论
１．１课题背景
由于捷联惯性系统具有较高的精度、良好的可靠性、轻巧的体积、低廉的价格等特点，因此， 很多舰载武器系统，如舰炮、雷达、导弹等均在其附近安装了捷联系统为其提供姿态基准信息。但 是另一方面，为适应现代战争的需要，越来越多的武器系统被研发出来，并且陆续装备到现代舰船
ａｔｅ
ｄｅｆｉｎｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ａｔｔｉｔｕｄｅ ｕｐｄａｔｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｏｆ ＳＩＳ ａ糟ｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｄｙｎａｍｉｃｓ
ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ａｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｅｎ＇ｏｒ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＳＩＳ ａ∞ ｄｅｒｉｖｅｄ． ２．Ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｉｎｉｔｉａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｔ ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ
船体速度在导航坐标系上分别沿东、北、天方向的投影 纬度、经度 子午线曲率半径、与子午线垂直的法线平面的曲率半径
东向速度误差 北向速度误差 东向失准角 北向失准角 天向失准角
Ｒ砖Ｑ罐砧《《厶％厶
名
兄、疋
彤
矾
以磊丸凹 监
纵摇角误差 横摇角误差 航向角误差 ｚ向加速度计偏置 Ｙ向加速度计偏置
脯
Ｌ．彤＆
Ｘ向陀螺漂移 Ｙ向陀螺漂移
不需要其它外部信息，自主性强。非自主对准可通过机电或光学方法将外部参考坐标系引入系统，
使平台对准至导航坐标系。在捷联式惯性系统的粗对准阶段，可引入主惯性系统的航向姿态信息，
光学捷联惯导系统初始对准教程课件
基于滤波理论的初始对准方法
概述
基于滤波理论的初始对准方法主要利用滤波 算法对系统状态进行估计，通过最优估计来 达到初始对准的目的。
优点
滤波算法相对简单，易于实现，且具有一定的鲁棒 性。
缺点
对于非线性系统，滤波算法的精度和稳定性 可能受到影响。
基于机器学习的初始对准方法
概述
基于机器学习的初始对准方法主要利用机器学习算 法对系统状态进行预测和估计，通过学习来达到初 始对准的目的。
优点
机器学习算法可以处理大规模数据，且具有较强的 自适应能力。
缺点机器学习算法的训练和优化过程较复杂，且需要 大量的数据支持。
04
光学捷联惯导系统初始对准实验
实验设备与环境
实验设备
光学捷联惯导系统、计算机、数据采 集卡、电源等。
实验环境
室内、室外均可，需要保证环境光线 的充足，避免强光直射。
实验步骤与操作流程
02 精1. 度分和析稳系定统性输；出的姿态角、速度等数据的
03
2. 比较不同初始条件下系统输出的差异；
04
3. 分析系统误差来源，提出改进措施。
05
常见问题与解决方案
初始对准精度问题
总结词
初始对准精度问题通常表现为对准结 束后系统输出的姿态、位置与真实值 存在较大偏差。
详细描述
解决方案
采取一系列措施来提高初始对准精度， 包括使用高性能的陀螺仪和加速度计、 优化算法以减小误差、实施抗干扰设 计等。
提高初始对准精度的研究重点
优化算法
研究更高效、稳定的算法，提高初始对准的精度 和速度。
硬件优化
改进和优化硬件设备，提高其稳定性和精度，为 初始对准提供更好的基础。
惯导初始对准原理
惯导初始对准原理
为了满足载体在运动过程中保持相对静止的要求，惯性导航系统必须提供精确的初始位置和姿态信息，初始对准就是将载体运动过程中产生的姿态信息和导航系统输出的方位信息进行匹配，以得到载体运动方向。
初始对准在惯性导航系统中占有重要地位，是保证惯性导航系统精度的关键环节之一。
初始对准是指将惯性导航系统输出的速度、位置、姿态信息进行匹配，使载体运动过程中产生的姿态和速度信息在惯性器件中具有一一对应的关系。
初始对准的过程也就是进行载体运动误差补偿的过程。
载体运动误差补偿的方法有很多种，最常用也是最直接的方法是采用基于运动学理论的算法进行补偿，通常采用矢量滤波技术和线性化技术进行误差补偿。
惯性导航系统初始对准时，首先需要对载体上安装的各种陀螺仪和加速度计进行校准。
校准工作完成后，就可以根据系统输出的初始速度、初始位置信息以及各轴上安装位置误差情况对惯性导航系统进行初始对准了。
—— 1 —1 —。
光学捷联惯导系统初始对准共38页文档
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
捷联惯导初始对准以及姿态解算
第三部分：基于“存储数据与迭代计算对准”罗经法对准
3.2 罗经法对准过程中的调整策略（以北向通道为例）
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K1
K2 R
K3 s
Control algorithm
cE -
x
1
s
x
-
ie cos L
z
实线所示的北向通道：本质上是一个休拉回路，失准角作无阻尼振荡。
采取的策略：1）引入内反馈环节（虚线）实现衰减振荡；2）引入前馈环节（点画 线）缩短振荡周期；3）引入积分环节（双点画线）消除罗经项的影响。
3.5 SINS罗经法对准如何实现迭代计算？
fˆNn -
b ib
fb cU
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Cˆbn
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cN
fˆ n Cˆbn f b
1
VN
s
1
cE
R
K1
K2 R
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Control algorithm
上述过程中，可以实现迭代计算。
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第三部分：基于“存储数据与迭代计算对准”罗经法对准
导航坐标系 n （b）SINS
GINS中的测量数据直接反映失准角的大小； SINS中的测量数据不直接反映失准角；只有投影数据能够反映失准角的大小；相同 的测量数据经过不同的姿态矩阵进行投影，可以获取不同的投影数据。 注：上述均不考虑仪表误差。
对于SINS而言，分析一种理想的情况：仪表无误差，载体无机动，此时在整个对准 过程中，仪表测量数据均相等。整个对准过程，其实只用了一组仪表参数。
3.6 SINS罗经法对准中存储数据如何使用？
第2讲：初始对准
用于舰船与飞机的惯导系统，对准时间可略长些，如装备民航飞机用 的惯导系统的对准时间容许为 15~20min。
用于舰炮武器系统的捷联式航姿系统，基于对其快速反应的要求，静 基座对准时间要求在 10min 左右，动基座对准时间要求在 20min 左右。 对于战术导弹的空中对准，初始对准则要求在数十秒或数秒内完成。
δV&E = 2ωe sin ϕ ⋅δVN − βg + ∆AE δV&N = −2ωe sin ϕ ⋅δVE + αg + ∆AN α& = ωe sin ϕ ⋅ β − ωe cosϕ ⋅γ + ∆ωE β& = −ωe sin ϕ ⋅α + ∆ωN γ& = ωe cosϕ ⋅α + ∆ωζ
19
)T )T
⎥ ⎥ ⎥⎦
因此，如果上式中的逆矩阵存在，则对准矩阵CbE 便可以唯一地确定 了。CbE 表示了从飞行器坐标系到地理坐标系的变换矩阵。将以下三个式 子代入上式
( )gvE T = [0 0 − g]
(ωv E )T = [0 ωe cosϕ ωe sin ϕ]
9
求逆，有
[ ]r
V
E
T
= [−
在惯性系统加电启动后，平台的三轴指向是任意的，平台一般不在水 平面内，又没有确定的方位，因此在系统进入导航工作状态前，必须将平 台的指向对准，此过程便称为惯性系统的初始对准。初始对准的精度直接 关系到惯导系统的工作精度，初始对准的时间是惯导系统的重要战术技术 指标。因此，初始对准是惯导系统最重要的关键技术之一。
考虑加速度计和陀螺的等效误差中包含随机常数与白噪声两部分，即