光学捷联惯导系统初始对准详解

Cbn
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6.2 自对准技术
把上式改写成矩阵形式：
g b T g n T n b T n T ie ie Cb b n b T n T g ie g ie
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6.2 自对准技术
直接得到姿态矩阵：
g n n T Cb ie n n T g ie
n T 1
g b T b T ie b b T g ie
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6.2 自对准技术
对准中仅将陀螺漂移和加速度零偏的 随机常数部分列入状态：
b Bi 0,(i x, y, z )
b i 0,(i x, y, z )
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6.2 自对准技术
取状态变量为：
X VE

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
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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。
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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
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第六章 光学捷联惯导系统初始对准
b 的测量值 b 由于在载体系中只能得到 g b 和 ie g
b 和 ie ，按照上式只能计算出 Cbn 的估计值 Cbn 。
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6.2 自对准技术
精对准
经过粗对准后，得到的初始捷联矩阵还不准确，即存在姿 态误差，精对准阶段就是要对姿态角误差做出估计并进行修正， 从而获得准确的捷联矩阵。可以基于第四章和第五章述及的误 差方程和卡尔曼滤波进行姿态误差估计和修正。
VN
VU
E N
U
b b b Bx By Bz
b T b 1 由于C b 是正交矩阵，存在关系 Cn Cn Cbn ，对上式各
n
式分别转置得：
g g C C g g
b T n T n b b T ie b n T ie n b b T ie n
n T ie
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6.2 自对准技术
根据载体系和导航系之间的坐标变换关系，可以得到以下三个
关系式:
b n g b Cn g b b n ie Cn ie
b b n n g b ie Cn g ie
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6.2 自对准技术
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。
C (I )C
n b
n b
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6.2 自对准技术
略去惯性器件的刻度系数误差和安装误差，速 度和姿态误差方程为：
b b VE gN VN 2ie sin L VU 2ie cos L T11b T T x 12 y 13 z b b VN gE VE 2ie sin L T21b T T x 22 y 23 z b b VU VE 2ie cos L T31b T T x 32 y 33 z b b b E U ie cos L N ie sin L T11 Bx T12 By T13 Bz b b b N Eie sin L T21 Bx T22 By T23 Bz b b b E Eie cos L T31 Bx T32 By T33 Bz

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。
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6.1 捷联惯导系统初始对准基本原理
初始对准的分类及要求

初始对准一般可分为以下几类：

按基座运动状态的不同:

静基座对准

动基座对准
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6.1 捷联惯导系统初始对准基本原理
初始对准的分类及要求
按对外信息需求的不同：


自主式对准

非自主式对准
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6.1 捷联惯导系统初始对准基本原理
初始对准的分类及要求

自主式对准指惯导系统依靠重力矢量和地球自
转角速度矢量就可实现对准，而不需要其他外部 信息；
非自主式对准指引入外部姿态信息或通过引入外
部主惯导的导航信息（即传递对准）等方法来完
成的初始对准。
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6.1 捷联惯导系统初始对准基本原理
初始对准的分类及要求


初始对准的两项重要指标 对准时间

对准精度
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