捷联惯导系统陀螺罗经对准性能的协方差分析

捷联惯导系统性能分析

捷联惯导系统性能分析摘要本文简要介绍捷联式惯性导航系统的各种分析技术,对捷联惯导系统算法验证的过程进行了讨论。

封闭形式分析仿真驱动程序，可以用来锻炼/验证捷联算法方程。

分析的精度捷联络筒，划船和分析方法位置融合算法（包括位置算法的折叠效果）函数的算法重复率和系统振动输入。

包括的是一个简化的分析模型，该模型描述可用于翻译系统到惯性传感器作为传感器组件的函数的输入的振动安装失衡。

捷联系统静态漂移和的旋转测试程序/方程描述捷联式传感器的校准系数确定。

该文件概述了卡尔曼滤波器的设计和协方差分析技术，并介绍了验证辅助捷联惯导系统的一般步骤卡尔曼滤波器的配置。

最后，论述了系统集成测试的一般过程验证所有的硬件，软件，系统功能操作进行正确和准确和界面元素。

坐标框架在本文中，使用一个坐标系是一个分析性的抽象定义的三个相互垂直单位矢量。

一个坐标系可以看作一组三个相互垂直的线（轴）通过一个共同的点（原点）与来自沿着坐标轴的原点上的单位向量。

在本文中，每个坐标系的原点的物理位置是任意的。

主坐标帧利用有以下几种：B帧=“身体”捷联式惯性传感器轴平行的坐标系。

N帧=“导航”的坐标系在当地具有Z轴平行地垂直向上定位。

A“漂移方位”N帧有水平的X，Y轴旋转相对于非旋转的惯性空间在本地地球的速度的垂直分量绕Z轴。

“自由方位”N帧的转动惯量为零率X，Y轴的Z轴周围。

“地理”N帧的X，Y轴绕Z轴旋转，以维持当地的真北Y轴平行。

E型=“地球”的引用与固定角几何相对于地球坐标系。

I帧=“惯性”非旋转坐标系。

符号V =向量没有特定的坐标系指定。

向量是一个有长度的参数和方向。

纸中使用的载体，被分类为“免费的矢量”，因此，没有坐标框架中，他们分析描述的理想地点。

V A =列矩阵的元素等于V的坐标系A轴的投影。

“投影V对每个Frame A轴等于与坐标框架的V的点积A轴的单位向量。

V A×=斜对称的（或跨产品）的形式表示的正方形矩阵的V A0 - VZA VYAVZA 0 - VXA- VYA VXA 0VXA，VYA，VZA是V A的组成部分。

光纤陀螺捷联惯导系统级标定方法的研究

光纤陀螺捷联惯导系统级标定方法的
研究
光纤陀螺捷联惯导系统是一种高精度的导航系统，它结合了光纤陀螺和捷联惯性导航技术，可以在不依赖外部信号的情况下提供高精度的导航信息。

然而，由于光纤陀螺和惯性测量单元的误差会影响系统的精度，因此需要进行系统级标定来提高系统的性能。

系统级标定方法是指通过对整个系统进行标定，包括光纤陀螺、惯性测量单元和导航算法等，来提高系统的精度和可靠性。

目前，常用的系统级标定方法包括离线标定和在线标定两种。

离线标定是指在系统安装和调试完成后，对系统进行标定。

离线标定通常需要使用高精度的标定设备，如转台、全站仪等，对系统进行精确测量和标定。

离线标定的优点是精度高、稳定性好，但需要专业的设备和技术人员，成本较高。

在线标定是指在系统运行过程中，通过对系统的输出进行实时监测和修正，来提高系统的精度和可靠性。

在线标定通常需要使用一些先进的算法和技术，如卡尔曼滤波、粒子滤波等，对系统的输出进行实时修正。

在线标定的优点是成本低、易于实现，但精度和稳定性相对较差。

总之，系统级标定是提高光纤陀螺捷联惯导系统精度和可靠性的重要手段。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的标定方法，以提高系统的性能和可靠性。

光纤陀螺捷联惯性导航系统标定测试技术研究的开题报告

光纤陀螺捷联惯性导航系统标定测试技术研究的开题报告一、研究背景惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）是一种有效的位置和速度测量手段，具有高精度、高可靠性等特点，被广泛应用于航空、航天、海洋、测绘、导航等领域。

光纤陀螺是惯性导航系统中的核心部件之一，其具有精度高、稳定可靠、长时间工作等特点。

然而，由于光纤陀螺的非线性特性和误差积累，陀螺漂移等问题，使得 INS 在长期使用过程中需要进行定期标定和校准以保证其精度和可靠性。

同时，由于 INS 在使用过程中存在复杂的运动和工作环境，标定测试技术也需要能够适应不同的工作环境和精度要求。

因此，本研究旨在针对光纤陀螺捷联惯性导航系统的标定测试技术进行深入研究和探讨。

二、研究内容和目标1. 研究光纤陀螺捷联惯性导航系统的原理和组成结构，并分析其误差来源和误差特征；2. 分析现有的光纤陀螺标定测试技术及其优缺点，并结合我国航空领域发展现状和需求，提出针对不同环境和精度要求的标定测试方案；3. 设计标定测试实验方案，建立光纤陀螺捷联惯性导航系统的测试平台和数据处理系统，进行标定和测试实验，并分析实验结果和误差特征；4. 探索和优化光纤陀螺捷联惯性导航系统的标定测试技术，提高其精度和可靠性。

三、研究方法和技术路线1. 文献资料研究法：对 INS 和光纤陀螺的发展历程、工作原理、误差来源、标定测试技术等进行系统分析和综述；2. 建模分析法：建立光纤陀螺捷联惯性导航系统的数学模型，分析其误差源和误差特征；3. 设计实验法：设计标定测试方案，建立测试平台和数据处理系统，进行标定和测试实验，并分析实验结果和误差特征；4. 优化探索法：根据实验结果和分析，探索和优化光纤陀螺捷联惯性导航系统的标定测试技术。

四、研究意义和预期成果本研究的意义在于对光纤陀螺捷联惯性导航系统的标定测试技术进行深入研究和探讨，提高 INS 的精度和可靠性，同时对我国航空领域的发展和应用具有重要意义。

捷联惯性导航系统中陀螺补偿的探讨

系统采用Ｄ１２度传感器ｆ对模块进行温度Ｓ６０温ｌ
测量。Ｄ１２Ｓ６０是Ｄｌｓ公司推出的数字温度测量器ａｌａ
收稿日期：２０２２Ｉ修回日期２０ — １ｌ０５１ —００６０１
作者简介ｚ吴其洲（９８）男，１７一，江苏泗阳人，助教，士研究生，硕主要从事自动化研究。
＋８ ℃～＋１５５２确度为２Ｃ精Ｃ。通过三线串行接口，
完成温度值的读取。
特性决定，因此陀螺的稳定与否很大程度上影响系统
的性能指标。在影响陀螺稳定的诸多因素中温度的影
响很大，不容忽视。为了减小由于温度变化引起的误
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第３（第１６期）期总３
２０年６月０６
机械工程与自动化
ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧｌＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
Ｎｏ３．
Ｊｎ．ｕ
文章编号：６２６１（０６０— １５０１７— ４３２０）３０１ —３
差，提高系统性能，通过实验总结微惯性器件随温度
变化的误差规律并加以温度补偿，这是设计调试过程中必不可少的环节。１系统简介
１１系统结构．
微惯性航向、姿态系统包括三个硅微陀螺仪和三
个硅微加速度计，它们直接固联于运动载体上。测得信号是沿载体坐标系各轴相对于惯性空间的角速率和

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定
杨孟兴;徐兵华
【期刊名称】《中国惯性技术学报》
【年(卷),期】2008(016)003
【摘要】惯性器件标定一般都必须对北和调平,以消除地速及重力加速度的影响,但是不适合在靶场及其它野战环境下.根据激光捷联惯导系统的误差方程,在激光捷联惯性组合不水平指北情况下,通过12位置的标定方法,抵消地速及重力加速度的影响,从而得出加速度计的误差参数和激光陀螺的常值漂移;然后通过单轴转台,标定出陀螺的安装误差和标度因数;最后分别在引北调平和在不水平指北的12位置下对激光捷联组合进行标定,并对实验精度进行对比,两者误差比较小,认为此方法可以满足激光陀螺捷联系统的标定要求.本方案利用最少的测试位置,得到了所有需要的信息,利用率高.
【总页数】4页(P306-309)
【作者】杨孟兴;徐兵华
【作者单位】中国航天时代电子公司,第十六研究所,西安,710100;中国航天时代电子公司,第十六研究所,西安,710100
【正文语种】中文
【中图分类】U666.1
【相关文献】
1.激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究 [J], 徐兵华;杨孟兴
2.激光陀螺捷联惯性导航系统解析对准误差特性分析 [J], 陈河;张志利;周召发;刘朋朋;赵晓枫
3.激光陀螺捷联惯性导航系统误差分析及仿真计算 [J], 吉翠萍;陈勇;雷宏杰;韩宗虎;陈林峰
4.激光陀螺捷联惯性导航系统中惯性器件误差补偿技术 [J], 熊智;刘建业;林雪原;曾庆化
5.激光陀螺捷联惯性导航系统IMU误差标定 [J], 王建中
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单轴旋转捷联惯导系统误差仿真分析

1. 为了验证单轴旋转对激光陀螺常值漂移的补偿效果，我们采用实际的导航算法，仿真分析了静止状态和单轴旋转时激光陀螺常值漂移引起的导航误差。

设定初始经纬度为106.6906︒,26.5019︒，初始误差角为0，三个激光陀螺常值漂移为0.001︒/h ，设定旋转角速度为0.3︒/s 。

0244872t/h∆ψ / (')244872t/h∆θ / (')244872-0.02-0.01t/h∆γ / (')244872t/hδV e / (m /s )-0.1-0.0500.050.1t/hδV n / (m /s )t/hδL / (')244872t/hδλ / (')图1 静止状态下激光陀螺漂移为0.001︒/h 时引起的导航误差0244872t/h∆ψ / (')-0.02-0.01t/h∆θ / (')t/h∆γ / (')244872t/hδV e / (m /s )244872t/h δV n / (m /s)244872t/hδL / (')t/hδλ / (')图2 单轴旋转下激光陀螺漂移为0.001︒/h 时引起的导航误差从图中可以看出，单轴旋转补偿了水平方向上陀螺漂移引起的导航误差，系统经度误差由6'降至2'左右，速度误差和航向误差也有所下降。

但由于轴向陀螺漂移不能得到补偿，0.001︒/h 的陀螺常值漂移在72h 内依旧产生2'的经度误差，这对于高精度的惯导系统依然是致命的，因此需要采用其他辨识方法精确标较轴向陀螺常值漂移。

2. 标度因数误差对系统精度影响2.1 10ppm 对称性标度因数误差引起的导航误差-3t/h∆ψ / (')-3t/h∆θ / (')0244872-3t/h∆γ / (')0244872-3t/hδV e / (m /s )244872-3t/hδV n / (m /s )244872-3t/hδL / (')244872t/hδλ / (')图3 静止状态下激光陀螺标度因数误差为10ppm 时引起的导航误差2.2 0.1ppm 非对称性标度因数误差引起的导航误差t/h∆ψ / (')t/h∆θ / (')0244872t/h∆γ / (')0244872t/hδV e / (m /s )244872t/h δV n / (m /s )244872t/hδL / (')t/hδλ / (')图4 单轴旋转下激光陀螺非对称性标度因数误差为0.1ppm 时引起的导航误差3. 安装误差对系统精度影响3.1 10"安装误差静止状态下引起的系统导航误差t/h∆ψ / (')t/h∆θ / (')t/h∆γ / (')t/hδV e / (m /s )-0.1-0.0500.050.1t/h δV n / (m /s )t/hδL / (')t/hδλ / (')图5 静止状态下激光陀螺安装误差为10"时引起的导航误差3.2 10"安装误差连续旋转时引起的导航误差t/h∆ψ / (')t/h∆θ / (')-0.50.5t/h∆γ / (')t/hδV e / (m /s )t/hδV n / (m /s)t/hδL / (')-0.50.5t/hδλ / (')图6 单轴旋转下激光陀螺安装误差为10"引起的导航误差4. 加速度计的标度因数误差和安装误差的补偿效果4.1 静止状态下加速度计标度因数10ppm 、安装误差10"时引起的导航误差t/h∆ψ / (')t/h∆θ / (')t/h∆γ / (')t/hδV e / (m /s )244872t/hδV n / (m /s )244872t/hδL / (')244872t/hδλ / (')图7 静止状态下加速度计标度因数10ppm 、安装误差10"时引起的导航误差4.2 连续转动状态下加速度计标度因数10ppm 、安装误差10"时引起的导航误差t/h∆ψ / (')t/h∆θ / (')t/h∆γ / (')t/hδV e / (m /s )t/hδV n / (m /s )t/hδL / (')244872t/hδλ / (')图8 单轴旋转下加速度计标度因数10ppm 、安装误差10"时引起的导航误差5. 旋转方式的选择仿真中设定激光陀螺常值漂移为0.001︒/h ，加速度计零偏为20μg ，激光陀螺非对称性标度因数误差为0.1ppm ，加速度计标度因数误差为10ppm ，安装误差为10"。

光纤陀螺捷联旋转式惯导系统关键技术的研究

光纤陀螺捷联旋转式惯导系统关键技术的研究一、引言在现代高精度导航和定位领域，惯性导航系统被广泛应用，而其中光纤陀螺捷联旋转式惯导系统作为一种重要的惯性导航技术，其关键技术的研究至关重要。

本文旨在深入探讨光纤陀螺捷联旋转式惯导系统的关键技术，并对其进行全面评估，以期更好地理解该技术的深度和广度。

二、光纤陀螺捷联旋转式惯导系统的概述光纤陀螺捷联旋转式惯导系统是一种利用光纤陀螺仪和加速度计相结合的惯性导航系统，它通过测量机体在三个轴向的角速度和加速度，从而实现对机体姿态和运动状态的精确测量和跟踪。

在实际应用中，光纤陀螺捷联旋转式惯导系统具有高精度、高稳定性、短时间内实现导航信息的快速更新等优点，因此受到了广泛的关注和研究。

三、关键技术的研究与评估1. 光纤陀螺技术光纤陀螺作为光学陀螺仪的一种，是光纤陀螺捷联旋转式惯导系统的核心组成部分。

其工作原理是利用Sagnac效应测量旋转角速度，通过光的干涉效应实现对角速度的测量和输出。

目前，光纤陀螺技术的关键问题主要包括温度漂移、偏航角误差和线性度等方面的改进和优化。

未来，通过引入新型光纤材料、优化光路设计、提高检测分辨率等手段，可以进一步提高光纤陀螺的性能，实现更高精度的导航和定位。

2. 捷联技术捷联技术是光纤陀螺捷联旋转式惯导系统中另一个关键的技术环节，主要用于实现陀螺和加速度计的信息融合和互补，从而提高系统的整体性能。

当前，捷联技术主要面临的挑战包括陀螺和加速度计之间的误差补偿、状态估计算法的改进和实时性能的优化等方面。

未来的研究方向应着重于利用先进的滤波算法、数据融合技术和卡尔曼滤波理论等方法，不断提高系统的精度和稳定性。

3. 转式惯导系统设计光纤陀螺捷联旋转式惯导系统的设计是整个系统研究中的关键环节之一。

其中，转子设计、机械结构设计和系统布局等方面都对系统的性能和可靠性产生着重要影响。

为了进一步提高系统的精度和鲁棒性，未来的研究方向应包括提高机械结构的稳定性、减小系统的体积和重量、优化传感器布局等方面，以满足不同领域对于导航系统的多样化需求。

光纤陀螺捷联惯导系统罗经法初始对准研究

２１０１年第３０卷第１Ｏ期
传感器与微系统（ｒｎｄｃｒｎｃｏｙｔｍＴｃｎｌｇｓＴａｓｕｅｄＭｉｓｓｅｈｏｉ）ａｒｅｏｅ
５３
光纤陀螺捷联惯导系统罗经法初始对准研究
王海涛
（江大学机械电子控制工程研究所，江杭州３０２）浙浙１０７
光纤陀螺捷联惯性导航系统在未来具有非常广泛的应用前
景。初始对准是捷联惯导系统的关键技术之一，型的初典
实体平台，可以利用罗经效应，完成捷联惯导系统的罗经法对准。经典的捷联惯导系统罗经法初始对准分为２个阶段：解析式粗对准和精对准。但解析式粗对准方法的缺点
ｎｖｇｔｎｓｓｅｉｉｅｙｕｅ．ｏａｓｍｅｈｄｆｒｎｔｌａｉｎｎｓｓｕｉｄａｄｔｅｉｒｖｍｅｔｉｐｏｏｅａｉａｉｙｔｍｓｗｄｌｓｄＣｍｐｓｔｏｏｉａｌｍｅｔｔｄｅｎｈｍｐｏｅｎｓｒｐｓｄｏｉｉｇｉｆｒＳＮｎｓａｉｎｒａｅｗｔｎｎｗｎａｉｔｎｏｉｏｔｌｔｔｄ．ｏｒｓｅｉａｌｎｎｔｏｈｗｏＩＳｏｔｔａｙｂｓｉｕｋｏｚｍｕｈａｄｈｒｚｎａａｔｕｅＦｕ —ｔｐｉｔｌｉｍｅｔｏｈｉｎｉａｇｍｅｈｄｓｏｉｌｓｉａｅｎｓｌｅｉｔｔｒｅｓｅｓｗｉｈａｅｏｉｏｔｌａｉｎｎ，ｚｔｃａｓｌｎｎｎｎｃａｓｃｈｓｂｅｉｉｄｎｏｈｅｔｐｈｃｒｈｒｎａｌｍｅｔａｉｈｏｒｅａｉｍｅｔａｄｍｐｆｉｚｇｍｕｇｃｍｐｓｌｎｎ．ｈｎｔｌｌｎｎｅｔｗｔｈｅｔｏａｅｎｔｔｄｔａｈｌｎｎａｓｕｅｏａｓａｉｍｅｔＴｅｉｉａｉｍｅｔｓｉｔｅｎｗｍｅｈｄｈｓｄｍｏｓａｅｈｔｔｅａｉｍｅｔｎａｓｒｇｉａｇｔｈｒｇｃ

第1讲：捷联惯导系统(11)Allan方差

捷联惯导系统的关键问题捷联系统的导航任务关键问题（光学陀螺捷联惯导系统）：（一）惯性器件误差的分析与补偿1．随机误差2．温度漂移误差（二）初始对准初始对准的任务是确定捷联矩阵的初始值。

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，导致对准误差的主要因素：1．惯性器件误差；2．干扰运动。

因此，滤波技术对捷联系统尤为重要。

（三）姿态解算中的动态误差补偿高频动态环境下，必须补偿如下的整流误差：1．圆锥误差（姿态误差）2．划船误差（速度误差）3．涡卷误差（位置误差）第一部分惯性器件误差的分析与补偿1．光学陀螺的数学模型与主要性能指标 1.1 光学陀螺的工作原理Sagnac环形干涉仪1.2 数学模型与性能指标由IEEE 标准给出的光学陀螺输入输出模型为160]101][[)/(−−+++=∆∆K D E I t N S ε （1-1）式中：为标称的标度因子，单位：（角秒/脉冲数）；0S /P "t N ∆∆/为输出脉冲速率，单位：（脉冲数/秒）； s /P I 为输入角速度，单位：（角秒/秒）；s /"E 为环境敏感误差，主要由温度变化引起，单位：； s /"D 为漂移误差，单位：；s /"k ε为标度因子误差，单位：。

ppm 表征光学陀螺的主要性能指标有标度因数、零偏、零漂、随机游走系数，其中后三项用于描述光学陀螺输出中的漂移误差。

标度因数：陀螺仪输出量与输入角速度的比值，通常取/P′′（脉冲数/角秒）的量纲。

零偏：是当输入角速度为零时陀螺仪的输出，以规定时间内测得的输出量平均值相应的等效输入角速度表示，习惯上取（度/小时）的量纲。

h/o零漂：又称为零偏稳定性。

通常，静态情况下光学陀螺长时间稳态输出是一个平稳随机过程，即稳态输出将围绕零偏起伏和波动，表示这种起伏和波动的标准差被定义为零漂，其单位用表示。

h/o随机游走系数：由白噪声产生的随时间积累的输出误差系数，其量纲为h/o，它反映了光学陀螺输出随机噪声的强度。

船用捷联惯导系统解析粗对准的误差分析

文章编号:1006-7043(1999)04-0046-05船用捷联惯导系统解析粗对准的误差分析柴卫华,沈晓蓉,张树侠(哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨 150001)摘要:讨论了两种船用捷联惯性导航系统(SDINS)静基座解析粗对准的方法,选择不同的参考矢量求解变换矩阵,将导致不同的失准角误差。

结果对比给出了形象的说明。

关键词:捷联式惯性导航系统;初始对准;误差分析中图分类号:TP15 文献标识码:AError Analysis of Analytic Rough Alignmentfor Marine SDINSCHAI Wei_hua,SHEN Xiao_rong,ZHANG Shu_xia(A utomation Colleg e,Harbin Engineering U niversity,Harbin 150001,China)Abstract:T his paper discusses tw o methods of analytic rough alignment for marine SDINS on stationary base.During solving the transformation matrix,choosing differ ent reference vectors w ill result in different m isalignment angles.T he computation re sults give a visual demonstration.Key words:SDINS;initial alignment;error analysis惯性导航设备的初始对准过程具有重要的理论和实际意义。

捷联式惯性导航系统中,捷联矩阵起着物理平台的作用,即我们所熟知的数学平台。

如何在较短的时间内以一定的精度确定捷联矩阵的初始值是非常有意义的。

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究

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２００８年第４期总第２６期９
文章编号：１０－１２２０）．０２００７８（０８００２．４４４
导弹与航天运载技术
ＭＩＳＬＡＮＤＰＳＩＥＳＡＣＥＶＥＨＣＩＬＥ
关键词：激光陀螺；标定；捷联惯性导航；误差系数
中图分类号：Ｖ４．２９３２
பைடு நூலகம்
文献标识码：Ａ
ＣａｉｒｔｏｏｒｒＰａａｅｅｓｌｂａｉｎｆＥｒｏｒｍｔｒｉｓｒＧｙｏＳｒｐｗｎＩｅｔａｖｇｔｏｙｔｍｎＬａｅｒｔａｄｏｎｒｉｌＮａｉａｉｎＳｓｅ
Ｎｏ．２８４ｏｏ
Ｓｍ．９ｕＮｏ２６
激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究
徐兵华，杨孟兴
（国航天时代电子公司第十六研究所，西安，７００）中１１０
摘要：惯性器件标定一般都必须对北和调平，以消除地速及重力加速度的影响，但是不适合在靶场及其他野外环境下采
ＸｕＢｉｇａＹａｅｘｎｎｈｕ，ｎｇＭｎｇｉｇ
（ｈ６ｓｔｅＣｉａｅｏｐｃｉｓｌｃｏｉｓｏｐｒｔｎＸｉａ，１１０Ｔｅ１ｔＩｔｕ，ｈｎｒｓａｅｍｅｅｔｎｃｒｏａｏ， ’ ｎ７００）ｈｎｉｔＡＴＥｒＣｉ
用。根据激光捷联惯导系统的误差方程，在激光捷联惯性组合不指北、不调平情况下，通过十位置的标定方法，抵消掉地速及重力加速度的影响，从而得出加速度计的误差系数和陀螺的零偏。最后对实验精度进行了论证，认为此方法可以满足激光

航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析

第31卷第1期辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2012年2月V01．31N o．1J our nal of L i aoni ng Tec hni c al U ni ver s i t y(N at ur al Sci ence)Feb．2012文章编号：1008-0562(2012)01-0046-04航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析徐博，郝燕玲(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：为了解决动基座条件下罗经回路方法误差较大的问题，通过捷联罗经的原理进行分析，使用梅森增益公式，对航行状态下罗经回路对准方法的误差进行了深入分析，采用“等效器件误差”的方法，将匀速状态下舰船的速度带来的影响等效成常值陀螺漂移和常值加速度计零偏，定量给出了纬度变化、匀速、条件下所引起的罗经回路对准方法的水平失准角和方位失准角稳态误差角的表达式，并通过了仿真验证，为将罗经回路对准法推广至动基座情况提供有力的支持。

关键词：捷联罗经；罗经回路：罗经对准；信号流图；原理框图：航行状态；等效器件误差：误差分析中图分类号：U666．1文献标志码：AE r r or ana l ys i s of com pass—ci r cui t al i gnm ent m et hod i n navi gat i on s t at eX U B o．I-I A O Y anH ng(C ol l ege of A ut om a t i on，H ar bi n E ngi neer i ng U ni ver s i t y,H ar bi n150001，C hi na)A bs t r a ct：I n or der t o over c om e t he er r or pr obl em associ at ed诵也com pass ci r cui t i n na vi gat i on st at e．based on t he pr i nci pl e of s t r ap-dow n i ner t i al com pas s al i gnm ent，t hi s s t udy t hor oughl y anal yze s t he al i gnm ent er r or ofcom pas s ci rcui t i n navi gat i on s t a t e usi ng M a son’S f or m ula．I I l addi t i on，usi ng a m et hod ca l l ed“equal s e ns o r bi as”，t he ef fect of shi p s peed under uni for m s peed i s consi de r ed as an equi val ent of gyr o s cope dri f t and acc el er at or bi a s．Furt herm ore，t hi s s t udy pr ovi des al l e xpr e ssi on of dynam i c er r o r of eas t ci r cui t,nor t h ci r cui t and azi m ut h ci r cui t caused by s hi p speed．Thi s e xpr e ssi on i s va l i da t ed by com put er s i m ul at i ons．K eyw or ds：s t r ap-dow n i nert i al com pas s；com pas s ci r cui t；c om pas s al i gnm e nt；si gna l pr oces s；bl ock di agr am；dynam i c e nvi r onm e nt；equa l s ens or bi as；er r o r anal y si s引言小型水面舰船体积小、重量轻、机动灵活，快速启动和精确导航是其胜利完成任务的保证，而初始对准是惯导系统进行导航的前提．因此航行对准(即动基座对准)技术在军事应用中具有重要的应用价值，有利于舰船的机动性能和快速反应性，能够更好地赢得战机，提高自身生存能力．同时，由于西方国家在惯性技术领域的技术和产品都有严格的出口限制，因此中国深入开展小型舰船的航行对准技术研究有助于打破国外在该领域的垄断．捷联惯性导航系统典型对准方法有罗经回路对准法、卡尔曼滤波法【卜2J、最优估计对准法、解析对准法等【3】．罗经对准法是自对准方法【4】，采用“罗经效应”、基于经典控制理论的对准方法，罗经初始对准方法不需要噪声模型和精确的数学模型，其对准的精度取决于加速度计和陀螺精度l删，并且具有算法简单、计算量小等优点．但是，在动基座条件下加速度和速度会对罗经回路对准方法产生影响，以致不能使用．因此，本文深入分析了舰船速度、加速度以及纬度的变化对动基座罗经回路对准精度的影响，为将罗经回路对准法推广至动基座情况提供有力的支持．1动基座罗经回路误差分析平台惯导系统(PI N S)罗经初始对准过程通常可分为两步，先是水平调平，然后是方位对准，方位对准在水平调平的基础上进行．方位罗经对准利用的是罗经效应，也就是说如果平台存在方位轴向的偏差角，平台将产生绕东向轴的倾斜，该倾斜能由北向加速度计感测到，利用北向加速度计的输出收稿日期：2011田7J04基金项目：国家自然科学基金资助项目(60604019)作者简介：徐博(1982．)，男。

捷联惯导系统

1.1 捷联惯导系统工作原理及特点
惯导系统主要分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两大类。惯导系统（INS）是一种不依赖Байду номын сангаас任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，具有隐蔽性好，可在空中、地面、水下等各种复杂环境下工作的特点。
捷联惯导系统（SINS）是在平台式惯导系统基础上发展而来的，它是一种无框架系统，由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。平台式惯导系统和捷联式惯导系统的主要区别是：前者有实体的物理平台，陀螺和加速度计置于陀螺稳定的平台上，该平台跟踪导航坐标系，以实现速度和位置解算，姿态数据直接取自于平台的环架；后者的陀螺和加速度计直接固连在载体上作
惯性导航系统是利用惯性敏感器、基准方向及最初的位置信息来确定运载体的方位、位置和速度的自主式航位推算导航系统。在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰破坏。它完全是依靠载体自身设备独立自主地进行导航，它与外界不发生任何光、声、磁、电的联系，从而实现了与外界条件隔绝的假想的“封闭”空间内实现精确导航。所以它具有隐蔽性好，工作不受气象条件和人为的外界干扰等一系列的优点，这些优点使得惯性导航在航天、航空、航海和测量上都得到了广泛的运用
为测量基准，它不再采用机电平台，惯性平台的功能由计算机完成，即在计算机内建立一个数学平台取代机电平台的功能，其飞行器姿态数据通过计算机计算得到，故有时也称其为"数学平台"，这是捷联惯导系统区别于平台式惯导系统的根本点。由于惯性元器件有固定漂移率，会造成导航误差，因此，远程导弹、飞机等武器平台通常采用指令、GPS或其组合等方式对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位置参数。如采用指令+捷联式惯导、GPS+惯导（GPS/INS）。美国的战斧巡航导弹采用了GPS+INS +地形匹配组合导航。

激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术

激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术冯鸿奎;钟德安;战德军;邹春华;刘扬【摘要】为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度，对激光陀螺的原理进行了分析和说明，重点对影响陀螺比例因子误差因素进行分析，在此基础上建立了误差补偿的精确数学模型，并针对某型激光陀螺进行了误差分析。

分析结果表明，惯导系统激光陀螺的比例因子与材料介质、温度、腔长等相关，除了采用稳频技术，还需要采用旋转调制技术提高测量数据精度。

转台仿真和实际测试结果证明，该比例因子修正的方法方便、可靠，姿态精度可提高约8.7"，对提高惯导测量精度具有重要意义。

%To improve the navigation precision of laser gyro strapdown inertial navigation system ( SINS ) , this paper emphasizes the factor analysis of laser gyro scale factor,and builds the exact mathematical mod-els. Scale factor of a laser gyro is correlated with its material,temperature and field length. Analysis shows that the performance of frequency stabilization and reciprocator rotation is optimal. Table simulations and sailing experiments show that this technology is convenient,and the attitude precison can be improved by a-bout 8. 7". It is meaningful for improving the measurement precison of SINS.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2013(000)012【总页数】4页(P1559-1562)【关键词】捷联惯性导航系统;激光陀螺;比例因子;误差补偿;单轴旋转【作者】冯鸿奎;钟德安;战德军;邹春华;刘扬【作者单位】中国卫星海上测控部，江苏江阴214431;中国卫星海上测控部，江苏江阴214431;中国卫星海上测控部，江苏江阴214431; 国防科技大学光电科学与工程学院，长沙410073;中国卫星海上测控部，江苏江阴214431;中国卫星海上测控部，江苏江阴214431【正文语种】中文【中图分类】TN965;V249.32近年来,随着惯性器件的发展,激光陀螺的优势越来越明显。

船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法1. 前言- 引言：船舶导航系统的发展及其重要性- 目的：介绍船用捷联惯性导航系统及其快速对准算法的原理和应用- 论文结构：本文共分五个章节，分别为：- 第一章：船用捷联惯性导航系统的概述- 第二章：捷联惯性导航系统的原理- 第三章：捷联惯性导航系统的对准方法综述- 第四章：船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法- 第五章：结论与展望2. 船用捷联惯性导航系统的概述- 船用导航系统的需求- 船用捷联惯性导航系统的定义- 船用捷联惯性导航系统的组成和工作原理3. 捷联惯性导航系统的原理- 加速度计和陀螺仪的原理与特点- 惯性测量单元（IMU）的工作原理和结构组成- 惯性测量误差及影响因素分析4. 捷联惯性导航系统的对准方法综述- 对准的定义及意义- 惯性导航系统的对准方法分类- 对准误差评价指标及优化方法5. 船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法- 快速对准算法的基本思想- 粗对准的实现方法与流程- 精确对准的实现方法与流程- 快速对准算法的实验结果与分析6. 结论与展望- 总结本文的主要研究内容和成果- 展望捷联惯性导航系统在船舶导航领域的应用前景和发展方向。

第一章：船用捷联惯性导航系统的概述1.1 船用导航系统的需求船舶是大海上的移动基地，船舶导航系统对于航行的安全和准确至关重要。

传统的船舶导航系统主要依赖于全球定位系统（GPS）、电子海图和罗盘等设备，但是这些设备都存在着一定的局限性。

首先，GPS在某些地区或气象条件下会受到干扰或信号遮挡，影响船舶的准确导航。

其次，电子海图只能提供基本的航线规划，而无法反映船舶的实际情况。

最后，传统的罗盘系统需要受到地球磁场的影响，导致精度不高。

因此，船用捷联惯性导航系统应运而生。

捷联惯性导航系统是一种基于惯性测量原理的导航系统，通过加速度计和陀螺仪等传感器来测量物体的线性和角速度运动，从而计算出物体的位置、姿态和速度等信息。

捷联惯导系统

（3）无框架锁定系统，允许全方位（全姿态）工作。
（4）除能提供平台式系统所能提供的所有参数外，还可以提供沿弹体三个轴的速度和加速度信息。
缺点：

但是，由于在捷联惯导系统中，惯性元件与载体直接固连，其工作环境恶劣，对惯性元件及机（弹）载计算机等部件也提出了较高的要求。

（1）要求加速度表在宽动态范围内具有高性能、高可靠性，且能数字输出。
1.4捷联惯导系统的精度

惯性导航和制导系统对陀螺仪和加速度计的精度要求极高，如加速度计分辨率通常为0.0001g～0.00001g，陀螺随机漂移率为0.01°/小时甚至更低，并且要求其有大的测量范围，如军用飞机所要求的测速范围应达10的9次方（0.01°/小时～400°/秒）。因此，陀螺仪和加速度计属于精密仪表范畴。

“数学解析平台”的原理简图
捷联惯导优点：

捷联惯导系统和平台式惯导系统一样，能精确提供载体的姿态、地速、经纬度等导航参数。但平台式惯导系统结构较复杂、可靠性较低、故障间隔时间较短、造价较高，为可靠起见，通常在一个运载体上要配用两套惯导装臵，这就增加了维修和购臵费用。在捷联惯导系统中，由于计算机中存储的方向余弦解析参考系取代了平台系统以物理形式实现的参考系，因此，捷联惯导系统有以下独特优点。（1）去掉了复杂的平台机械系统，系统结构极为简单，减小了系统的体积和重量，同时降低了成本，简化了维修，提高了可靠性。（2）无常用的机械平台，缩短了整个系统的启动准备时间，也消除了与平台系统有关的误差。

为测量基准，它不再采用机电平台，惯性平台的功能由计算机完成，即在计算机内建立一个数学平台取代机电平台的功能，其飞行器姿态数据通过计算机计算得到，故有时也称其为"数学平台"，这是捷联惯导系统区别于平台式惯导系统的根本点。由于惯性元器件有固定漂移率，会造成导航误差，因此，远程导弹、飞机等武器平台通常采用指令、GPS或其组合等方式对惯导进行定时修正，以获取持续准确的位臵参数。如采用指令+捷联式惯导、GPS+惯导（GPS/INS）。美国的战斧巡航导弹采用了GPS+INS +地形匹配组合导航。

4捷联惯导系统算法及误差分析

q qqC1
q qqC1 qqC1
1 b b q q( ib iE ) 2 1 b b qC qC ( ibm iEC ) 2
得
1 1 b b 1 b b q q( ib iE )qC q( ibm iEC )qC1 2 2
q 1 AIE q q 1AIE q
b E E qC AIm qC1 AIE AIE Φ (iE E ) VrE ( iE E ) VrE
1 C
q bIA Cq 1 q bIA Cq C
1 C
b q mIA Cq
V N
V T
速度误差
b E E qC AIm qC1 AIE AIE Φ (iE E ) VrE ( iE E ) VrE
第四项： V N R V E E IE e sin R VE V E tg sec2 e cos R R 0 E e sin e cos
速度误差
展开得
V (V N tg ) V (VE tg 2 sin ) V (VE 2 cos ) V VE E e N e R R R R
VEV N sec2 2 e cos V N 2 e sin V AN A AE R
Φ
T
E iE
VN R V E e cos R V E R tg e sin
0 E e cos e sin
VIE VE

捷联式定位定向系统中动力调谐陀螺误差实时补偿

捷联式定位定向系统中动力调谐陀螺误差实时补偿
王明峰;胡学同
【期刊名称】《航天控制》
【年(卷),期】1994()1
【摘要】恶劣的工作环境给进一步提高捷联系统的性能带来了较大的困难，究其所有误差源，系统中的动力调谐陀螺误差对系统的精度影响较大。

为此，本文主要对“捷联式定位定向系统”中动力调谐陀螺的误差作分析与研究。

本文结合“捷联式定位定向系统”的特点，对动力调谐陀螺的主要漂移误差进行了分析，接着根据推得的动力调谐陀螺的静态、动态误差模型，提出了相应的误差补偿算法，并设计了误差实时补偿软件。

最后经仿真计算，证明其补偿效果较好。

【总页数】8页(P41-48)
【关键词】捷联式系统;动力调谐陀螺;误差
【作者】王明峰;胡学同
【作者单位】东南大学
【正文语种】中文
【中图分类】V241.55
【相关文献】
1.多层局部回归神经网络在激光陀螺捷联惯导系统惯性敏感器误差补偿中的应用[J], 吴美平;胡小平
2.激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术 [J], 冯鸿奎;钟德安;战德军;邹
春华;刘扬
3.激光陀螺捷联惯导系统误差补偿技术 [J], 谢波;秦永元;万彦辉
4.捷联惯性系统初始对准中IMU安装误差及陀螺漂移的估计与补偿 [J], 程向红;黄华
5.激光陀螺捷联惯性导航系统中惯性器件误差补偿技术 [J], 熊智;刘建业;林雪原;曾庆化
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