捷联惯导系统粗对准方法比较
捷联惯导系统粗对准方法比较魏春岭 张洪钺北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院 北京 100083摘 要 通过误差分析对三种捷联惯导系统解析粗对准方法进行了比较。
指出在相同的传感器精度条件下,利用正交向量计算捷联矩阵比传统方法有更高的对准精度,直接计算法不仅精度高,而且计算简单,更适合工程应用。
主题词 捷联惯导系统 解析粗对准Comparison of Analytic Coarse Alignment MethodsWei Chunling Zhang HongyueBeijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing100083Abstract Three analytic coarse alignment methods to strapdo wn inertial navigation systemare com pared via error analysis.The later two are superior to the traditional one because theireast level dri f t misalignment angles are not corrupted b y gyro uncertainty.Due to its high ac-curacy and com putation e ff iciency,the direct method is more suitable for practical applica-tions.Subject terms Strapdown inertial navigation systems Analytic coarse alignment作为一种航迹推算系统,惯性导航系统对初始解算条件有较高要求,初始对准误差会直接影响导航的精度。
对于捷联式惯性导航系统,初始对准的目的就是要确定捷联矩阵C n b。
解析粗对准就是利用加速度计和陀螺仪对重力加速度和地球自转角速度的测量值估算C n b,为精对准提供初始条件,因此选择算法简单、精度更高的粗对准方法有其实际意义。
本文通过误差分析与计算机仿真比较了三种解析粗对准方法,指出直接计算法更适合工程应用。
1 解析粗对准方法假定当地纬度 已知,地理系采用东北天坐标系,则重力加速度g和地球自转角速度收稿日期 1999年12月16ie在地理系中的分量都是确定已知的,可以表示为g n=[0 0 -g]T(1)n ie=[0 cos sin ]T(2)其中 为地球自转角速率,g为重力加速度的幅值。
解析粗对准就是要利用已知g n, n ie和对g b, b i e的测量值来估计C n b。
由于粗对准时间较短,通常采用对传感器测量值取平均的办法来提高对准精度。
为表达方便,用a b和 b ie 分别表示加速度计和陀螺仪的测量平均值。
1 1 利用g、 ie和构造的g ie,计算C n b为了直接解出正交阵C n b中的所有元素,需要构造新的向量来增加方程的数目,传统方法是构造辅助向量g ie。
根据坐标转换关系,g和 ie在机体系中的投影可表示成[g b b ie g b b ie]=C b n[g n n ie g n n ie](3) 考虑传感器的测量偏差和外界干扰,加速度计和陀螺仪的测量值可分别写成a b=g b+ a b(4)b= b ie+ b(5)其中, a b表示加速度计的测量误差, b表示陀螺仪的测量误差。
则C n b的估计值为[1]C^n b=(g n)T( n ie)T(g n n ie)T-1(a b)T( b)T(a b b)T(6)由于传感器测量误差的存在,使得C^n b不满足正交性要求,可按下式进行正交化[1](C^n b)o=C^n b[(C^n b)T C^n b]-1/2(7)其中,(C^n b)0表示正交化后的估计值,上式使得[(C^n b)o-C^n b]T[(C^n b)o-C^n b]的迹最小。
1 2 利用三个相互正交的向量g,g ie和(g ie) g,计算C n b为了求解C n b,利用三个相互正交的向量a b,a b b和(a b b) a b计算C^n b,公式如下[2]C^n b=(g n)T(g n n ie)T[(g n n ie) g n]T-1(a b)T(a b b)T[(a b b) a b]T(8)采用(7)式对其进行正交化处理。
1 3 由测量值直接计算C n b为了表达方便,将导航坐标系到机体坐标系的转移矩阵C n b写成C n b=[x y z](9)其中x,y,z为构成C b n的三个列向量,且彼此间具有正交约束。
考虑测量误差,k时刻加速度计和陀螺仪的测量值可以表示成a b(k)=-gz+ a b(k)(10)b(k)= cos y+ sin z+ b(k)(11) 采用正交约束下的最小二乘方法估计C b n的三个分向量[3]17^z=-1Nk=1a b(k)(12)y^=1Nk=1b(k)+ ^z(13)x^=y^ ^z=1Nk=1b(k) ^z(14)其中,N为总的测量次数,= N k=1a b(k)T N k=1a b(k)1/2(15)=1 Nk=1a b(k)T N k=1 b(k)(16)= Nk=1 b(k)T Nk=1b(k)- 21/2(17)则捷联矩阵的估计值可以写成C^n b=[x^ y^ ^z]T(18) 按照式(12)~(17)计算得到的C^n b已经是正交阵,不需要再做正交化处理。
2 误差分析分析各种对准方法的误差特性对于选择更好的对准方案有着实用意义。
Britting给出了方法1的误差模型[1],由于传感器误差采用的仍然是机体系中的表示,不利于物理解释;Jiang比较了前两种方法正交化前的误差特性[2],指出方法2具有更高的对准精度。
这里采用Britting的方法分析传感器测量误差对三种粗对准方法精度的影响,为了便于和平台系统进行比较,将误差模型写成地理系中的表达形式。
由于传感器测量误差的影响,正交化前的估计值C^n b主要含有刻度系数误差、歪斜误差和漂移误差三项[4,5]。
通过正交化可以消除前两项误差,因此,可以用漂移误差组成的反对称阵来描述正交化后的(C^n b)0与理想捷联阵C n b间的关系,即(C^n b)0=[I- ]C n b(19)其中, 为漂移误差角 =[ E, N, U]T构成的反对称阵。
将C^n b的计算公式(6)和(8)写成如下形式C^n b=MQ^=M(Q+ Q)(20)其中,M对应于和g n, n ie有关的矩阵,Q^对应于和测量a b, b有关的矩阵, Q R3 3为加速度计和陀螺仪测量误差构成的矩阵。
将(7)式中的平方根项按级数展开,有近似的正交化公式(C^n b)0=[I+12(M QC b n-C n b Q T M T)]C n b(21)与(19)式进行比较,可以得到由漂移误差角构成的反对称阵为=12C n b Q T M T-M QC b c=12C n b Q T M T-(C n b Q T M T)T(22)182 1 方法1的误差分析对于方法1,计算捷联阵所采用的三个向量并不满足正交性M=001/g costan /g1/ cos 0-1/g00(23)Q T=[ a b b (a b b)](24)定义传感器误差在地理系中的投影为a n=C nb a b=[ a E a N a U]T(25)n=C n b b=[ E N U]T(26)忽略二阶小量,可得C n b Q T=[ a n n ( a n n ie+g n n)](27)将(23)和(27)代入(22),可以得到漂移误差角的表达式为E=12 a Ng+a Ug tan +Ucos (28) N=-a Eg(29)U=- a Egtg -Ecos (30)可见:方位误差角与平台罗经对准相似,主要取决于东向陀螺漂移,所不同的是东向漂移误差角不仅与北向加速度计误差有关,还与天向加速度计误差和天向陀螺漂移有关,而且主要取决于天向陀螺漂移的大小。
2 2 方法2的误差分析对于方法2,采用三个相互正交的向量计算C n b,M具有更简单的表达式M=01/g cos 0001/g2 cos-1/g00(31)Q T= a b (a b b) [(a b b) a b](32)忽略二阶小量,有C n b Q T=[ a n ( a n n ie+g n n)( a n n ie) g n+(g n n)g n+(g n n ie) a n)](33)将(31)和(33)代入(22),得到漂移误差角的表达式为E= a Ng(34)N=- a Eg(35)U=- a Egtg -E(36)比较(34)和(28),此时东向漂移误差角只和北向加速度计误差有关,而与天向陀螺和加速度计的测量误差无关,这与自修正精对准方法得到的漂移误差角的表达式相19同[1,6]。
可见采用方法2进行解析粗对准,比方法1具有更高的水平对准精度。
2 3 直接计算法与方法2的等价性我们通过证明直接计算法与方法2表达式的等价性来分析它的误差特性。
将(31)代入(8)有C^n b=01/g cos 0001/g2 cos-1/g00(a b)T(a b b)T[(a b b) a b]T(37)仍然将C b n写成(9)的形式,由上式可以得到对三个列向量的估计分别为x^ =a b bg cos(38)y^ =(a b b) a bg2 cos(39) ^z =-a bg(40)显然x^ ,y^ ,^z 两两正交,按(7)式对C^b n进行正交化,等于对三个列向量进行归一化,即x^0=a b ba b b(41)y^0=(a b b) a b(a b b) a b(42) ^z0=-aba b(43)其中,| |表示向量的模,y^0=^z0 x^0,捷联矩阵由(C^b n)0的转置获得。
为了便于比较,可将(12)和(14)用测量的时间均值表示,有^z=-a ba b(44)x^=1(b ^z)=(a b b)a b b(45)可见:x^=x^0,^z=^z0且y^=^z x^=y^0,因此,直接计算法和方法2的表达式是等价的,即误差特性相同。
3 仿真验证仿真条件:纬度 =40 ;方位角 =-45 ,俯仰角 =30 ,倾斜角 =10 ;陀螺漂移 =0 1( )/h,加速度计零偏 =100 g;测量噪声强度 =0 01( )/h, =10 g。
对准时间为1min,采样时间间隔为100ms。
按三种方法进行粗对准得到的漂移误差角分别为(单位:( ))1=[18 1862 -0 3965 -34 4145]T2=[-0 1683 -0 3965 -34 4145]T3=[-0 1683 -0 3965 -34 4145]T由仿真结果可以看出在相同的传感器精度条件下,后两种方法比传统方法具有更高的20水平对准精度。
动基座条件下捷联惯导系统初始粗对准新方法
Ｊ ｕ ｎ ２ ０ １ ３
动 基 座 条件 下捷 联 惯 导 系统 初 始 粗 对 准 新 方 法
马龙华 ， 王 凯 利
（ 浙江大学航空航天学院 ， 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ７ ） 摘 要 ： 针 对 捷 联 惯 导 系 统在 动基 座 条 件 下 难 以 实 现 自主 粗 对 准 的问 题 ， 提 出了一种采用 Ｇ Ｐ Ｓ辅 助 计 算 姿 态
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ａ ］ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｐ ｄ ｏ ｗｎ ｉ ｎｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｎａ ｖ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｎ ｍｏ ｖ ｉ ｎｇ ｂａ ｓ ｅ ｓ ｗｉ ｔｌ ｆ ｙ ａ ｎｄ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｔ ｌ ｙ，ａ ｎ ｏ－ ｖ ｅ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ＧＰＳ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｏ ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｔ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｔ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ ｈｅ ｒ ｅ． Ｔｈｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｔ ｔ ｉ ｔ ｕ ｄｅ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｃ ａ ｎ ｂｅ
验证 ， 该 方 法 能使 捷 联惯 导 系 统 在 动 基 座 上 快 速 的 计 算 出 初 始 姿 态 矩 阵 ， 且 姿态角误差 小 于 １ 。 ， 满 足 为 后 续 精 对 准 过 程 提 供 初 始 值 的精 度 要 求 。
关键词 ： 捷联惯 导系统 ； Ｇ Ｐ Ｓ ； 粗对准 ； 动 基 座
基于单轴转动的捷联系统粗对准技术研究
第 ３ ２卷
第 ６期
系 统 工 程 与 电 子 技 术
Ｓ ｓ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｙ ｔ ｍｓ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｅ ｔｏ ｉｓ
Ｖｏ ． ２ Ｎ０ ６ ｉ３ ．
２１ ０ ０年 ６ 月
文 章 编号 ： ０ １５ ６ ２ １ ） ６１ ７ —５ １ ０ — ０ Ｘ（０ ０ ０ —２ ２０
Ｃｏ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｅ ｔｏ Ｉ ａ ｅ ｎ Ｉ Ｕ ｉ ｇ ｅ ａ ｉ ｌｒ ｔ ｔｏ ａ ｓ ｌｇ ｍ ｎ ｆ Ｓ ＮＳ ｂ ｓ ｄ ｏ Ｍ ｓ ｎ ｌ － ｘ ａ ｏ ａ ｉ ｎ
ＳＵ Ｎ ｎｇ，ＳＵ Ｎ ｅ Ｆｅ Ｗ ｉ
（ ｔ ｍａ ｉｎ Ｃ ｌ．，Ｈａ ｂ ｎＥｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｉ ． Ａｕ ｏ ｔ ｏ １ ｏ ｒ ｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｕｎ ｖ ，Ｈａ ｂ ｎ １ ０ ０ ｒ ｉ ５ ０ １，Ｃ ｉ ａ ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｒｏ ｄ ｌｔ ｎ ｐ ｉｃｐｅｏ ｔａ ｄ ｗｎ ｉｅｔ ｌｎ ￣ｇ ｔ ｎｓ ｓｅ （ Ｉ ）ｂ ｓｄ ｏ ｉｇｅａ ｉｌ ｅｅｒ ｒｍｏ ｕａｉ ｒ ｉｉ ｆａｓｒｐ ｏ ｒｉ ａ ａｉ ｙ ｔｍ ｓ ＮＳ ａｅ ｎ ｓｎ ｌ－ｘａ ｏ ｎ ｎ ａ ｏ
Ｊ ｎ ０ ０ ｕ ｅ２ １
基 于单轴 转 动 的捷 联 系统粗 对 准 技 术研 究
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。
微小型捷联惯导系统解析式对准方法研究
Aug12005 Vol123,No.4航 天 控 制Aer ospace Contr ol微小型捷联惯导系统解析式对准方法研究3陈令刚 刘建业 孙永荣 岳 淼南京航空航天大学自动化学院,南京210016摘 要 对静基座下微小型捷联惯导系统对准技术进行了研究。
给出了6种解析式粗对准的对准方法,通过对这6种方法的理论对准误差进行推导,得出对应的理论对准误差结果,其中2种方法误差较小,同时进行仿真,仿真结果验证了理论对准误差推导的正确性。
因此,在传感器精度相同的条件下,本文为静基座下微小型捷联惯导系统的粗对准的实现确定了效果较好的2种方法。
最后采用了其中的4种方法对实测的微小型I M U数据分别进行了对准验证分析,获得了很好的效果。
主题词 捷联惯导系统 粗对准 参考矢量中图分类号:T N966 文献标识码:A文章编号:100623242(2005)0420009204Study of Ana lyti c Coarse A li gnm en t M ethods to M i cro S I NSChen L inggang L iu J ianye Sun Yongr ong Yue M iaoThe Aut omati on College,Nanjing University of Aer onautics and A str onautics,Nanjing210016Abstract This paper stud ies static base coa rse alignm ent techn ique of strapdo w n inertial naviga tion syste m (SI N S).M isalignm ent angles of six coarse alignm ent m ethods a re got through ana lytic error calcula ting.A t the sam e ti m e,the si m ulations verify the exactness of analytic calculating of m isa lignm ent angles.It isconcluded that t w o coarse alignm ent m ethods have higher accuracy in all coarse alignm en t m ethods of SI N S on stationary base under the sam e sensors precision.F inally,fourm ethods are used to align the real data of m icro I M U respectively,and good effects are achieved.Subject ter m s S trapdo w n inertial navigation syste m s(SI N S) Coarse alignm ent R eference vector 3国防预研基金(514090301)和航空科学基金(04D52030)资助 收稿日期:2004211203作者简介:陈令刚(1980～),男,江苏省南京市人,硕士研究生,主要从事惯导系统初始对准技术研究;刘建业(1957～),男,江苏省桐乡市人,教授(博士研究生导师),从事惯性技术、卫星定位、组合导航系统研究;孙永荣(1969～),男,江苏省南通市人,副教授,从事GPS、惯性导航以及测控技术方面的研究;岳 淼(1981～),女,辽宁省沈阳市人,在读硕士研究生,从事导航、制导与控制专业研究。
测量船用捷联惯导动基座快速粗对准技术_孙伟
种通过隔离 载 体 运 动 改 善 系 统 对 准 精 度 的 惯 性 系 对 准 方 并实现测量船系泊状态粗对准过程 。 案，
１ 基于重力和地球自转角速度的粗对准法
传统的解析粗对准方法就是利用加速 度 计 测 量 的 重 力
ｂ ｂ 和陀螺仪输出的 地 球 自 转 角 速 度ω 加速度 ｇ ｉ ｅ与它们在导 ｎ 航坐标系上的投影ｇｎ 和ω ｉ ｅ之 间 的 坐 标 转 换 关 系 来 确 定 系
２ 惯性系粗对准原理
２． １ 对准方案的提出与常用坐标系定义 针对解析粗对准在载体动态环境 下 存 在 适 用 性 问 题 ， 同时根据重力加速度在基座惯性系上的投影 变 化 缓 慢（ 变 化周期仅为地球自转 周 期） 的 特 点， 提出了在惯性系下实 现系统姿态信息初 始 化 的 方 法。连 接 在 同 一 个 惯 性 测 量 单元的陀螺仪和加速度计具有同步性， 而陀螺仪可敏感扰 动产生的干扰角速度， 因此加速度计的输出转换到基座惯 性系时有效地分离 载 体 摇 摆 产 生 的 干 扰 加 速 度。由 于 荡 运动产生的干扰， 加速度计输出的加速度信息在基座惯性 系下投影包含重力 加 速 度 和 扰 动 加 速 度。对 惯 性 坐 标 系 下的加速度进行积分 可 消 除 测 量 船 的 周 期 荡 运 动 产 生 的 干扰， 此时仅剩下相对纯净的重力加速度的积分值。通过 结合基座惯性坐标系 下 的 速 度 实 现 惯 性 坐 标 系 与 基 座 惯 性坐标系间转换矩 阵 的 求 取。依 据 陀 螺 仪 输 出 建 立 实 时 的载体坐标系与惯性坐标系间的转换矩阵， 结合载体位置 与惯性导航系统的运行时间进一步确定 Ｓ Ｉ Ｎ Ｓ的 初 始 姿 态 矩阵。
： ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ Ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｔ ｉ ｓ ｄ ｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ Ａ － ｐ ｇ ｇ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｈ ｉ ｉ ｓ ｏ ｎ ａ ｓ ｗ ｉ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｐ ｇ ｐ ｐ ｙ ｙ ｇ
舰船等速下舰载机捷联惯导粗对准方法研究
舰船等速下舰载机捷联惯导粗对准方法研究
舰船等速下舰载机捷联惯导粗对准方法研究
舰船等速航行时,由于风浪的影响使得舰船产生大幅摇摆,致使舰载机上的惯导系统测量到的地球自转角速度和重力加速度信息受到严重干扰,无法采用传统的静基座或微幅晃动基座的粗对准方法进行粗对准.针对这一问题,提出了舰船等速航行条件下基于重力加速度信息的粗对准方法,即以惯性坐标系中的地球重力加速度作为参考矢量,利用陀螺和加速度计的输出,计算出初始姿态矩阵的粗略估计值.在典型海况条件下,蒙特卡洛50个样本的仿真结果表明,东向、北向和天向姿态误差角的均值分别为-5.102'、8.915'、-0.74°,一倍标准差分别为:0.017'、0.084'、1.472°,在此基础上完全可以实现该状态下舰载机惯导系统的精对准.
作者：肖支才王勇军王义冬韩昕锋作者单位：肖支才(海军航空工程学院控制工程系,山东,烟台,264001)
王勇军(92514部队,山东,烟台,264007)
王义冬(海军航空工程学院研究生管理大队,山东,烟台,264001)
韩昕锋(海军装备部,北京,100841)
刊名：海军航空工程学院学报ISTIC英文刊名：JOURNAL OF NAVAL AERONAUTICAL ENGINEERING INSTITUTE 年，卷(期)：2010 25(2) 分类号：V249.32+2 关键词：捷联惯导舰载机粗对准等速航行摇摆基座。
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。
捷联惯导系统方位失准角对准技术研究
Ｓ Ｉ ＮＳ Ａｚ ｉ ｍ ｕｔ ｈ Ｍｉ ｓ ａ ｌ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ａｎｇ ｌ ｅ Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｉ ｑ ｕ ｅ
ＤＩ Ｎ Ｇ Ｊ ｉ — ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｃ ＨＥ Ｎ Ｓ ｈ ｕ ａ ｉ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ １ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
第３ ０ 卷 第１ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） 们一 ０ １ ３ ２ — ０
２ ０ １ ３ 年１ 月
捷 联 惯 导 系统 方 位 失 准 角对 准技 术 研 究
丁继成 ， 陈 帅
（ 哈尔滨工程大学 自动化学院 ， 黑龙 江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ） 摘要 ： 研究低成本捷联惯导系统中静基座方位失准角对准 问题 。传统采用 的 ＭＩ ＭＵ精度较低 ， 误差模 型的非线性 化。为改
（ Ｓ Ｉ Ｎ Ｓ ）ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｙ ｂ ａ ｓ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ｏ ｆ ＭＩ ＭＵ ｉ ｓ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｐ ｏ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｎ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ． Ｔ ｏ ｉ ｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ
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摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究
摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究I. 内容概览摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究是一篇关于捷联惯导系统在摇摆基座上进行粗对准的技术研究。
该研究主要探讨了捷联惯导系统的结构、工作原理和对准方法，以及如何利用信息处理技术实现对准过程的自动化和高效化。
首先本文介绍了捷联惯导系统的结构和工作原理，捷联惯导系统是一种组合导航系统，由陀螺仪、加速度计和磁力计等传感器组成，可以实现姿态角、位置和速度等信息的测量和传输。
通过对这些信息的处理和分析，可以实现对捷联惯导系统的粗对准。
其次本文讨论了捷联惯导系统的对准方法，捷联惯导系统的对准方法主要包括两种：一种是通过手动调整传感器的位置和角度来实现对准；另一种是通过信息处理技术自动实现对准。
其中后者具有更高的精度和效率，因此受到了越来越多的关注。
本文介绍了如何利用信息处理技术实现捷联惯导系统的自动化和高效化对准。
具体来说本文提出了一种基于卡尔曼滤波器的信息处理算法，可以实现捷联惯导系统的实时监测和动态对准。
此外本文还探讨了如何利用机器学习等技术进一步提高捷联惯导系统的对准精度和效率。
A. 研究背景和意义摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究是现代导航技术领域中的一个重要课题。
随着科技的不断发展，人们对精度、可靠性和稳定性的要求越来越高，而捷联惯导系统在航空航天、机器人、汽车等领域中具有广泛的应用前景。
然而由于捷联惯导系统的结构复杂、环境影响大以及对标定精度要求高等原因，其对准问题一直是制约其性能提升的关键因素之一。
传统的捷联惯导系统对准方法主要依赖于物理传感器和控制算法，需要大量的标定数据和实验验证，且对环境变化敏感，难以满足实时性要求。
因此研究一种高效、准确、可靠的捷联惯导粗对准方法具有重要的理论和实际意义。
本文提出了一种基于信息论的捷联惯导粗对准方法，该方法通过分析捷联惯导系统中各个传感器之间的相互关系和误差传播规律，利用信息论中的熵概念和最小均方误差准则设计了一种自适应的对准策略。
船用捷联惯导系统解析粗对准的误差分析
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
【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》
【年(卷),期】1999(020)004
【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.
【总页数】5页(P46-50)
【作者】柴卫华;沈晓蓉;张树侠
【作者单位】哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP15
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