基于惯性系的旋转式惯导系统快速对准算法.docx

142传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2017年第36卷第7期

DOI:10.13873/J.1000-9787(2017)07-0142-04

基于惯性系的旋转式惯导系统快速对准算法*

陈敬萱,程旭红2,李晋

(1.哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150001;

2.烟台广电信息网络中心广电技术部，山东烟台264000)

摘要：针对船舶大幅角晃动和线运动等复杂干扰，导致旋转式捷联惯导系统初始对准性能下降的问题，设计了基于惯性系的旋转式捷联惯导系统快速初始对准算法。针对旋转式捷联惯导系统的误差特性，设计了基于惯性系的粗对准方案；并提出了一种改进的罗经对准算法，达到缩短对准时间和提高对准精度的目的。仿真实验证明：该方法可以实现快速初始对准，7min航向精度达到1.35。

关键词：捷联惯导系统；旋转调制；惯性系；初始对准；罗经

中图分类号：U666.1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2017)07-0142-04

RapidalignmentalgorithmforrotaryINSininertialframe

CHENJing-xuan,CHENGXu-hong2,LIJin

(1.CollegeofComputerScienceandTechnology,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China;

2.BroadcastDepartment,YantaiBroadcastandTelevisionInformationNetworkLtd,Yantai264000,China)

Abstract:Complexinterferenceofangularswayingandlinearmotioncandepressthealignmentperformanceoftherotarystrapdowninertialnavigationsystem(SINS).Inordertosolvetheproblems,arapidalignmentalgorithmforrotarySINSininertialframeispresented.BasedonerrorcharacteristicsofrotarySINS,designacoarsealignmentmethodininertialframe.AndanimprovedrotarySINSgyrocompassalignmentalgorithmisproposedtospeedupthealignmentandincreaseprecision.SimulationresultsshowthattheproposedalgorithmcanaccomplishRotatrySINSalignmentquickly,andmakeazimuthaccuracyconfineto1.35minuteofarein7min.

Keywords:strapdowninertialnavigationsystem(SINS);rotarymodulation;inertialframe;initialalignment;

gyrocompass

0引言

海洋多变工况使船舶等运载体所受干扰复杂，导致捷联惯导系统(SINS)难以通过初始对准抑制初始姿态误差。旋转式捷联惯导系统虽然能通过旋转调制实现器件误差抑制，但无法抑制具有初始姿态误差激励的导航误差，因此，初始对准技术仍然是旋转式捷联惯导系统的关键技术之一1]。

旋转式捷联惯导通常采用粗对准获取粗略姿态矩阵，在此基础上通过精对准获取精确姿态矩阵。然而在大幅摇摆和晃动状态下，地球自转角速度远远小于由于风浪和浪涌干扰引起的干扰角速度，使得传统解析法粗对准2]无法从陀螺仪输出中敏感给出地球自转角速率信息，从而使粗对准结果误差很大，甚至不可用。文献[3]提出了一种“水平调平+方位估算”粗对准方法，该方案系泊条件下水