彈載捷聯(lián)慣導免拆標定關鍵技術研究.pdf

1、彈載捷聯(lián)慣導系統(tǒng)(Strap-down Inertial Navigation System，SINS)的精度是決定導彈打擊能力的關鍵因素之一。隨著存放時間的變化，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的慣組(Inertial Measurement Unit，IMU)誤差參數(shù)發(fā)生變化，IM的誤差是捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的主要誤差源之一，仍然按照出廠參數(shù)補償慣性傳感器會導致慣性系統(tǒng)的導航精度變差，降低導彈命中精度。因此需要對長時間存放的彈載捷聯(lián)慣組進行重新標定，保證慣導系

2、統(tǒng)的精度。傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣組標定方法需要將IMU從導彈中拆出，通過高精度三軸轉(zhuǎn)臺進行標定，過程繁瑣，耗費大量的人力物力，且可能引入新的安裝誤差。針對傳統(tǒng)標定方法的問題，本文以實際彈載車為應用背景，提出了一種彈載捷聯(lián)慣導系統(tǒng)免拆標定方法，以高精度GPS和主慣導提供速度、姿態(tài)、加速度和角速度觀測信息，通過Kalman濾波和最小二乘估計待標定慣組的誤差參數(shù)，在不拆裝彈載慣組的情況下對慣性器件進行標定，有效地降低了標定成本，減少了標定時間，對提高武

3、器系統(tǒng)的快速反應能力有重要意義。本文所做的主要工作如下:
　　1.研究了彈載捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的基本原理和捷聯(lián)慣導姿態(tài)、速度和位置信息的解算方法，建立了彈載捷聯(lián)慣組中光纖陀螺和石英撓性加速度計的誤差模型，推導了北天東坐標系下彈載捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的失準角方程和速度誤差方程;
　　2.研究了Kalman濾波和最小二乘理論，以高精度GPS提供的速度信息和高精度主慣導提供的姿態(tài)、比力、角速度信息為觀測量，推導了“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配

4、和角速度匹配的系統(tǒng)方程，以此為基礎提出了彈載捷聯(lián)慣導系統(tǒng)免拆標定的原理框架;
　　3.研究了基于PWCS和奇異值分解的可觀測性分析方法，建立了彈載捷聯(lián)慣導系統(tǒng)仿真平臺，分析了勻速直行、拐彎、起豎、側(cè)傾四種機動下“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配和角速度匹配慣組誤差參數(shù)的可觀測度，可觀測度分析結(jié)果表明拐彎、起豎、側(cè)傾三種機動可以激勵出慣組全部24項誤差參數(shù);對四種機動下的不同匹配方式進行了數(shù)學仿真，仿真結(jié)果表明“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配

5、和角速度匹配可以得到慣組誤差參數(shù)較好的估計結(jié)果。在可觀測度分析和數(shù)學仿真的基礎上結(jié)合彈載車的實際機動能力，設計了免拆標定方案的機動路徑和流程;
　　4.利用高精度三軸轉(zhuǎn)臺模擬彈載車的機動路徑，對一套中低精度光纖慣組進行了免拆標定方法的試驗驗證。以轉(zhuǎn)臺提供的高精度姿態(tài)信息和角速度信息構造外部觀測量，分別進行了“速度+姿態(tài)”匹配，比力匹配和角速度匹配不同機動下的標定試驗，并以傳統(tǒng)分立式標定結(jié)果為參照，分析免拆標定結(jié)果的精度，并比較了兩