导航原理-惯性导航-平台式惯导系统.pptVIP

为了用位置矩阵01的元素表示02、03位置矩阵：04、05、06可得07，还要进行数学处理。主曲率半径的计算公式为：对应的曲率为、的表达式中，整理后得将以上式子代入曲率的表达形式如下：0102指北方位系统和自由方位系统相同点：平台坐标系选为当地水平坐标系。不同点：指北方位系统平台坐标系跟踪地理坐标系，绕Zp轴旋转的角速度为；自由方位系统的平台坐标系，绕Zp轴相对惯性坐标系没有转动，即。那么平台坐标系相对地理坐标系绕Zp轴的旋转角速度为平台式惯导系统力学编排即自由方位系统的平台坐标系相对地理坐标系在水平面内只相差自由方位角导航算法：由于指北方位系统存在高纬度地区导航解算误差放大和溢出问题，因此自由方位系统采用位置矩阵即时更新的方法(即求解方向余弦阵微分方程的方法)进行导航解算。解决了算法误差的问题。12（6）速度方程根据比力方程可得自由方位系统的比力方程为将上式写成分量形式式中表示用括号中的矢量构造叉乘反对称阵。1如果忽略垂直速度的影响，可得到简化的水平速度方程。导航过程：求解位置矩阵的微分方程和速度矩阵的微分方程，就可以求出位置矩阵和水平速度，进而可以求出经纬度和自由方位角。2平台的指令角速度3根据，可以求得平台的指令角速度为自由方位系统的缺点：位置矩阵的即时更新算法比较复杂。5.3游移方位惯导系统的力学编排游移方位惯导系统的导航坐标系仍然是地平坐标系，方位既不稳定在北向，也不稳定在惯性空间，而是相对地球没有绕Zp轴的旋转运动，，所以。即方位跟踪地球旋转。与自由方位系统类似，平台的水平轴、相对东向轴和北向轴存在偏转角，这个角称为游移方位角。求游移方位角21由于游移方位系统的方位只跟踪地球旋转，所以，所以上式表明，当运载体向北运动或静止时，游移方位角保持不变，除在赤道上之外，只要有东向速度分量，游移方位角就是变化的。5.4平台式惯导系统的误差分析误差源：导致惯性导航系统产生误差的因素称为误差源。平台式惯导系统的误差源主要包括如下几部分：元件误差。主要指陀螺漂移、指令角速度刻度系数误差、加速度计零偏和刻度系数误差、计算机舍入误差、电流变换装置误差等。安装误差。主要指陀螺和加速度计在平台上的安装误差。初始条件误差。这包括平台的初始对准误差干扰误差。主要包括冲击与振动运动干扰。其他误差。如地球的模型描述误差、有害加速度补偿忽略二阶小量引起的误差等。本节主要分析陀螺漂移和加速度计零偏等主要误差源引起的系统误差。平台式惯导系统的导航参数主要有位置参数，速度参数，姿态参数。误差分析就是要找出陀螺仪漂移和加速度计零偏对导航参数的影响，找到误差的规律，尽可能减小误差。误差分析中常用的基本关系真坐标系、平台坐标系和计算机坐标系以指北方位系统为例，导航坐标系是地理坐标系。对于地球表面某点M，根据地理坐标系的定义，可以唯一确定该点的地理坐标系。我们把地理坐标系称为真坐标系。平台式惯导系统的陀螺稳定平台就是模拟真坐标系的，由于误差的存在，稳定平台所模拟的地理坐标系不可能严格重合于真坐标系，为了区分平台模拟的地理坐标系和真坐标系，把陀螺稳定平台建立的实际坐标系称为平台坐标系。载体的位置是由导航计算机计算出来的，由于误差的存在，计算的载体位置和实际的载体位置是不一致的，我们把以计算位置为坐标原点的地理坐标系叫做计算机坐标系。惯性元件加速度计就是放在平台坐标系内进行工作的，在不计安装误差时，他的敏感轴方向与平台坐标系各轴方向重合。真坐标系是人们在地球上规定的一个基准坐标系，是一个客观的参考坐标系，而平台坐标系则是由物理实体建立起来的一个实际基准。010201三个坐标系的关系：真坐标系和平台坐标系的坐标原点相同，都在载体实际所处的地理位置，但他们的坐标轴取向略有不同；真坐标系和计算坐标系不仅坐标原点的位置不同，它们的坐标轴取向也不同。为了区别这三套坐标系，我们分别用下标t、p、c来表示真坐标系、平台坐标系和计算机坐标系。01三个坐标系的转换关系：在实际系统中，这三个坐标系之间的误差角很小，坐标转换直接使用小角度坐标转换公式即可。02小角度坐标变换的一般关系设坐标系P偏离坐标系T的偏离角φx、φy、φz均为小角，则平台坐标系P相对真坐标系的偏差角矢量为，则真坐标系T到平台坐标系的转换关系为：1叫做姿态误差角（平台倾角）。反映了平台的水平倾斜角，反