捷联惯导系统动基座传递对准匹配方法

管叙军　王新龙

摘要：在进行传递对准时，主、子惯导系统之间的安装距离、载体的弹性变形对子惯导系统的对准精度都将产生很大的影响。对影响传递对准性能的杆臂效应和挠曲变形进行了分析和建模，并建立了速度匹配、比力匹配、角速度匹配、姿态角匹配、“速度+角速度”匹配以及“速度+姿态角”匹配方法的量测方程。仿真结果表明“速度+姿态角”匹配方法性能比较优越，能够在很短的时间内估计出主、子惯导之间的安装误差角及挠曲变形角。

关键词：捷联惯导系统；传递对准；杆臂效应；挠曲变形；卡尔曼滤波

中图分类号：TJ765，2；V241 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2014）02-0003-06

0、引言

初始对准将直接决定捷联惯导系统的性能指标，在尽可能短的时间内使捷联惯导系统达到一个较高的对准精度是初始对准所追求的目标。

在动基座对准过程中，由于主惯导系统与子惯导系统之间存在一定的距离，当载体有角运动时，将造成主、子惯导惯性器件感受到不同的比力信息；另外，由于主、子惯导系统之间安装误差角和载体弹性变形的影响，会使子惯导系统中的惯性器件产生附加的输出值，而主惯导系统并不会敏感到这些附加的输出值。通常，子惯导系统一般采用中低精度惯性元件，为了提高对准精度，Kain提出了传递对准原理，即以载体上高精度的主惯导系统计算或测量得到的信息作为信息源，采用惯性信息匹配的方法，实时递推估计出子惯导坐标系轴相对于主惯导坐标系轴的水平失准角和方位失准角，从而达到初始对准的目的。

目前，国内外研究者围绕传递对准问题进行了大量研究。其中，文献[1]给出了主、子惯导系统速度差微分方程以及主、子惯导系统之间计算失准角微分方程的详细推导过程；文献[2]给出了主、子惯导系统之间的安装误差角模型和挠曲变形角模型，文献[3]详细推导了杆臂效应的产生机理。

本文首先对影响捷联惯导动基座传递对准性能的误差源进行了分析并建模，建立了传递对准滤波器模型：并给出了采用不同匹配方式时所需的观测量和观测矩阵：最后对不同匹配方法的特性进行了仿真验证与分析。