导航学3-7-2012分析.ppt

一、惯导系统初始对准概述 二、惯导系统的静基座初始对准 一、惯导系统初始对准概述 一、惯导系统初始对准概述 一、惯导系统初始对准概述 初始对准是最初确定惯性测量基准指向的过程。 二、惯导系统的静基座初始对准方法 二、惯导系统的静基座初始对准方法 二、惯导系统的静基座初始对准方法 二、惯导系统的静基座初始对准方法 二、惯导系统的静基座初始对准方法 导 航 学 主 讲： 朱智勤 (测绘工程专业） 惯导系统初始对准 1.1 初始对准的必要性 ∫ ∫ 加速度计 ∫ Z X Y 积分运算必须知道 初始值！ 初始对准 1.2 初始对准的分类 对外信息 的需求 对准轴系 基座 运动状态 对准阶段 精对准 粗对准 方位对准 水平对准 自主对准 非自主 对准 静基座 动基座 1.3 初始对准的要求 初 始 对 准 的 要 求 对准精度 对准时间 快又准 对准精度与对准时间相互制约，不同场合侧重点不同 技术难度大，方案花样多。 舰艇惯导 飞机惯导 惯导系统不可或缺的关键步骤； 对惯导系统的精度和反应时间有重要影响； 静基座粗对准方案 2.2 静基座精对准方案 2.3 粗对准与精对准 2.1 2.1 粗对准与精对准 根据对准精度的要求，静基座对准过程分为： 粗对准 精对准 要求尽快地将平台调整到 一个精度范围内， 缩短对准时间是主要指标 在粗对准基础上进行， 对准精度是主要指标 通常在精对准过程中要进行陀螺的测漂和定标，进一步补偿陀螺漂移率和标定刻度系数，以提高对准精度 平台，先水平（调平），后方位，使系统有较好的动态性能 捷联：精确建立姿态矩阵 — 水平和方位对准同时（现代） — 先水平后方位（经典） 2.2 静基座粗对准方案 再定义一个新的矢量： 。 由矩阵的相似变化关系可得 合在一个矩阵里，得到对应关系为 方案二. 由加速度计信号进行水平自对准 航向角由其它导航系统提供 首先设经过初次对准，通过得到的 给定的地理系是有误差的， 即存在需修正的误差角 方案三. 一次修正粗对准 由加速度计的输出 由陀螺仪的输出 得到 2.3 静基座精对准方案 惯导系统 误差根源 加速度计偏置 陀螺漂移 随机误差 惯导系统 为随机系统 若采用状态反馈控制，就必须对状态进行估计！ 卡 尔 曼 滤 波 器 （1）采用KALMAN滤波进行初始对准，就是将平台误差角 ΨN，ΨE，ΨD从随机误差和随机干扰中估计出来， 通过系统的校正使平台坐标系与导航坐标系对准； （2）同时，尽可能估计出陀螺漂移和加速度计偏置； （3）时间不长，因此陀螺漂移和加速度计偏置可看作常值； （4）根据分离定理，对随机系统和最优估计和最优控制 可以分开单独考虑，故可用卡尔曼滤波器对平台误差 角及惯性仪表的误差进行单独研究。 2.3 静基座精对准方案(续) 平台惯导系统的Φ角误差方程： 不考虑δλ平台惯导系统的Φ角误差方程可简化为： 不完全为白噪声 扩充为系统状态变量 卡尔曼滤波方程的建立 （1）系统方程 X 系统状态向量 W 系统噪声向量 其中，WδVN。。。 WΨD 为零均值高斯白噪声，分别为加速度计误差和陀螺漂移的噪声成分 卡尔曼滤波方程的建立 （1）系统方程 系统转移矩阵 Ω为地球自转角速度 L为地理纬度