平台惯性导航系统姿态精度谱分析研究

Ｋ ｅ ｏ ｄｓ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｓ ｅ ｔ ｍ ａｙ ｉ； Ｉｅｔ ｌｔｏｍ ； ＤａａＰ ｏ ｅｓｎ ； ｆｅｅ ｃ ； Ｆ ｕ ｉｒ ａ ｓｏｍ ｙ ｗ ｒ ： ｒｑ ｅ ｃ ｐ ｃｒ Ａｎ ｌｓｓ ｎ ｒｉ Ｐ ａｆ ｒ ｕ ａ ｔ ｒ ｃ ｓｉｇ Ｄｉ ｒｎ ｅ ｏ ｒ ｎｆｒ ｅ Ｔｒ
ｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ｌ ａ ａ ｏ ｅ ｔ ｌｔｏ ｍ ． ｒｔ ｄ ｓ ｏ ｉ ｇ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ａａ ｂ ｉ ｅ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｅｔｎ ｍｏ ｔ ａａ Ｔｈ ｎ ｕ ｉ ｇ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｆｉ ｒ ａｐ ａｆ ｒ Ｆｉ ， ｉｐ ｓｎ ｘ ｅ ｉ ｍ ｄ ｎ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｌ ｔ ｙ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｇ ｔｉ ｇ ｓ ｏ ｈ ｄ ｔ ． ｅ ｓｎ ｄ
惯 性导航 系统 是根 据 牛顿惯 性 定律 ，利用 惯 性 敏 感器 、基准 方 向和最初 位 置 、初 始速度 信 息来确 定 运载 体 的方位 、位 置和速 度 的 自主式推 算 导航 系 统 和姿态 基准 系统 （ 出载 体 的三维 姿态 ） 输 。 平 台惯 性导航 系 统 的姿 态精 度 ，通 过对惯 性平 台数据 的定量 分析 ，可 以有 一个 比较 准确 的评 价 ， 但 除此 之 外 ，数 据 中还 隐 含 着 许 多 其他 有 用 的信
据 中的趋 势项 和周 期项 ，使经估 计 后 的残 差量 可 以
１所示 的惯性 平 台测量 的航 向角 。大 多数 情况 下 ，
用 一平稳 时 间序列 的线 性模 型拟 合 ；第 ２种 方法是
差分 法 ， 由 Ｂ ｘＧ Ｐ和 Ｊｎ ｉｘＧＭ 首 次提 出 ，这 ｏ Ｅ ｅ ｋｎ 种方 法是 对观 测数 据 ｛ ，反 复作 用差 分算 子 ， 到 ｝ 直
数据，再利用快速傅里叶变换得到数据频谱 ，并对计算机仿真数据进行处理后得到的频谱图进行
了分析ຫໍສະໝຸດ Baidu，结果表 明此 方 法 简单 、有 效 。 关键 词 ：谱 分析 ；惯 性 平 台；数据 处理 ； 差分 ；傅里 叶 变换
中 图分类 号 ：Ｖ２ ９３ ４． 文 献标 识码 ：Ａ
Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｓ ｃｒ ｍ ｒ ｑ ｅ ｃ ｐｅ ｔｕ Ａｎａｙｓｓｉ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｆＩ ｅ ｔａ ａｆ ｒ ｃ ｎ ｌ ｇ ｌ ｉ ＤａａＰ ｏ ｅ ｓｎｇｏ ｒｉｌ ｎ ｎ Ｐｌｔｏ ｍ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
Ｚ ＵＡＮＧ ｉ ｏ ｇ，ＺＨＡ ｕ Ｈ Ｗｅ ｄ ｎ Ｙｅ
Ａ ｂｓ ｒ ｃ ： ｏ ｅｓ ｋ ｆ ｅｔ ｇｍｏｅｅ ｅ ｔ ｅｉｆｒ ｔ ｎ ｆｅ ｕ ｎ ｙｓ ｅ ｔ ｍ ｎ ｌｓｓ ｓａ ｐｉｄｔ ｕ ｌａｉｅｙａ ａｙ ｅ ｔ ａ ｔ Ｆ ｒｈ ａ ｅｏ ｔｎ ｒ ｆ ｃｉ ｏｍａｉ ，ｒｑ ｅ ｃ ｐ ｃｒ ａ ａｙ ｉ ｐ ｌ ｑ ａｉ ｔ ｌ ｎ ｌｚ ｔ ｇ ｉ ｖ ｎ ｏ ｕ ｉ ｅ ｏ ｔ ｖ
ｅ ｐ ｒ ｅ ｔｌ ａａａ ｅａ ａｙ ｅ ，ｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｅ ｍｅｈ ｄ ｉ ｓｍｐ ｅａ ｄ ｅ ｅ ｔ ｅ ｘ ｅ ｍ ｎ ａ ｔ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃ ｔ ｓ ｈ ｔ ｏ ｉ ｌ ｎ ｆ ｃ ｉ ． ｉ ｄ ｔ ｓ ｖ
ｔｅ ｄｓｒｔ Ｆ ｕｉ ｒｎｆｒ ｔｏ ｏ ｄ ｐ ｓ ｈ ｍｏ ｔ ｄ ｔ ａｄ ｇ ｔｎ ｒｑ ｅｃ ｐｃｒｍ ｇ ｒｓ（Ｓ ） Ｆ Ｆ ｏ ｎ ｈ ｉ ｅ ｏ ｒ ｒｔ ｓ ｍ ｍｅｈ ｄ ｔ ｉ ｏｅ ｔｅ ｓ ｏｈ ａ ｎ ｅ ｉｇ ｆ ｕ ｎｙ ｓｅｔ ｃ ｅ ｅ ａ ｏ ｓ ａ ｅ ｕ ｆ ｕｅ Ｆ Ｆ ． Ｓ ｆａ ｉ
息 ，例如 平 台数据采 样 周期 的合理 性检 验 、平 台稳
可 以认 为 一 个 时 间 序 列 是 如 下 形 式 的 随 机 序 列 ｛ ，户１ ，… ｝ ，２ 的一个 现实 ，这个 随机 序列 由 ３
部 分组 成［． １ ］
Ｘ ＝ｍ， ， ＋ｓ ＋ （） １
式 中： ｍ ， ｓ 是 非 随机 项 ，称 ｍ 为趋势 项 ，它 反 ， 映 的变 化趋 势 ， 常可 以用 多项 式或 指数 函数 来 通
收稿 日期 ：２ １－９０ 。庄 伟 东 （９ ９） ，工 程 师 ，从事 ０ ００ — ｌ １７ 一 ：男 惯 性 导 航 系 统研 究 。
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现 代 导 航
差分后 的数据 可用平 稳 的数 学模 型来拟合 。考 虑到
２１年 １ ００ ２月第 ６期
现代 导航
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平 台惯性导航系统姿态精 度谱分析研 究
庄伟 东，查月
（ 放 军 ９ ９ １部 队，辽 宁葫 芦 岛 １５ ０ ） 解 ２４ ２０ １
摘 要 ：为 了获取 更 多有效 信 息 ，本文 首先对 惯性 平 台试验 仿真 数据 进行 差分 处理 得到 平稳
设 是 平稳 随机序 列 。
典型 分解 式（） ｛ ， ＝ ， ，…｝ １中 ，ｔｌ ２ 的一个 现实
是 非平稳 时 间序列 ，处理 这类 时 间序 列 常用 的有两 种方 法 。第 １ 方法 是残 值法 ，估 计和提 取 原始数 种
１试 验 数 据 的谱 分 析
惯性 平 台数据 是一个 非 平稳 的时 间序列 ，如 图
描述 ； Ｓ 为 周期项 ，它反 映 ， 称 ， 的周 期变 化 ； 称 为随机 噪声 项 ，它 反 映 了随机 因素 的影 响，一般假
定 回路性 能 的评估 等 ，这就 需 要对数 据进 行 定性 分 析 。谱分析 是 一种 常用 的数据 分析 方法 ，可 以用 于 对惯 性平 台数据 进 行定 性分 析 。