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9-初始对准 捷联惯导系统的 静基座初始对准 1．初始对准 惯性导航系统是根据测得的运载体的加速度，经过积分运算求得速度与位置的，因此，必须知道初始速度和初始位置。此外，在以地理坐标系为导航坐标系的惯导系统中（包括平台式和捷联式），物理平台和数学平台都是测量加速度的基准，而且平台必须准确地跟踪地理坐标系，以避免由平台误差引起加速度测量误差。 在惯性系统加电启动后，平台的三轴指向是任意的，平台一般不在水平面内，又没有确定的方位，因此在系统进入导航工作状态前，必须将平台的指向对准，此过程便称为惯性系统的初始对准。 初始对准的精度直接关系到惯导系统的工作精度，初始对准的时间是惯导系统的重要战术技术指标。因此，初始对准是惯导系统最重要的关键技术之一。 2．初始对准的分类 （1）按对准的阶段来分 惯导系统的初始对准一般分为两个阶段： 第一阶段为粗对准：对平台进行水平与方位粗调，要求尽快地将平 台对准在一定的精度范围内，为后续的对准提供基础，所以要求速度快，精度可以低一些。 第二阶段为精对准：它是在粗对准的基础上进行的，要求在保证对 准精度的前提下尽量快。 （2）按对准的轴系来分 在以地理坐标系为导航坐标系的情况下，初始对准可分为水平对准和方位对准。 在平台式惯导系统中，物理平台通常先进行水平对准，然后同时进行平台的水平与方位对准。 在捷联式惯导系统中，对数学平台进行对准时，一般情况下水平对准与方位对准是同时进行的。 （3）按基座的运动状态来分 按照安装惯导系统所在基座的运动状态可分为静基座对准和动基座对准。 动基座对准通常是在运载体处于运动状态下进行的。 （4）按对准时对外信息的需求来分 惯导系统只依靠重力矢量和地球速率矢量通过解析方法实现的初 始对准称为自主式对准，此时不需要其它外部信息，自主性强，但精度不高。 非自主对准可通过机电、光学或其它方法将外部参考坐标系引入系统，使平台对准至导航坐标系。 3．初始对准的要求 惯导系统不论用于运载体导航还是武器弹药中的制导，都要求初始 对准保证必需的准确性与快速性。 用于舰船与飞机的惯导系统，对准时间可略长些，如装备民航飞机 用的惯导系统的对准时间容许为15~20min。 用于舰炮武器系统的捷联式航姿系统，基于对其快速反应的要求， 静基座对准时间要求在10min左右，动基座对准时间要求在20min左右。对于战术导弹的空中对准，初始对准则要求在数十秒或数秒内完成。 平台式惯导系统的水平对准精度达到10”以内，方位对准精度达 2’~5’以内。 为了使初始对准达到精而快的要求，陀螺仪与加速度计必须具有足 够高的精度和稳定性，系统的鲁棒性要好，对外界的干扰不敏感。 4．静基座对准 捷联式惯导系统初始对准的任务就是确定从机体坐标系到导航坐 标系的初始变换矩阵。对准过程分为两个阶段：粗对准和精对准。 4.1 粗对准 在静基座上，加速度计测得的是重力加速度矢量在飞行器坐标系b中的分量，陀螺仪测得的是地球自转角速度矢量在b系中分量。而这两个矢量在导航坐标系——地理坐标系E中的分量是已知的 ()vEgT=[00?g] (ω)=[0ωecos?ωesin?] T vE 加速度计与陀螺的理想输出为 rbrbbrEbrEg=Cgω=CωE 定义如下矢量 VrE=grE×ωrE =[?gωecos? Vrb=CEbVrE 上述三对矢量关系可写成 E 00]T 则 [rbgω orbrbbrEV=CEg][ωrErEV] 只要?不等于90E，便可以唯一地确定对准矩阵Cb ?1rbTrET?(g)??(g)??rET??rbT?ECb=?(ω)??(ω)? rbTrET?(V)??(V)????? 4.2 精对准 rrrrr是g+?a+af（其中?a为加速度计的测量误差，af为干扰加速度），rrrr陀螺仪测得的并不是地球自转角速度矢量ωie，而是ωie+?ω+ωfrrE（其中?ω为陀螺仪的测量误差，，所以变换矩阵Cbωf为干扰角速度） 是不准确的，因此需要精对准。 实际上，由于受到干扰角振动和干扰加速度的影响，以及加速度计r和陀螺仪测量误差的存在，加速度计测得并不是重力加速度矢量g，而 5 静基座系统误差传播方程 5.1 捷联惯导系统的误差传播方程