第六章-光学捷联惯导系统初始对准(20121122).ppt

1、光学惯性测量与导航系统，杨教授，主要讲座：光学惯性测量与导航系统，9664，6542-823，电话：讲师，讲师，第六章光学捷联惯导系统初始对准，6.1捷联惯导系统初始对准基本原理，6.2自对准技术，6.3传递对准技术，惯性导航系统是一个积分计算系统，要求预先给出初始积分值(包括位置、速度和姿态)。载体位置和速度的初始值可以容易地获得。例如，当导航在静态下启动时，初始速度为零，外部数据也可以用于直接绑定。初始姿态值相对难以获得，因此它取决于惯性导航系统的初始对准过程。初始对准的精度和时间直接影响导航系统的精度和准备时间，因此初始对准技术一直是惯性导航系统的关键技术之一。6.1捷联惯导系统的初始对

2、准原理、分类和要求，一般可分为以下几类：静态基座对准和根据不同基座运动状态的移动基座对准；6.1捷联惯导系统的初始对准原理、分类和要求，以及不同的外部信息要求：自主对准和非自主对准；6.1捷联惯导系统的初始对准原理、初始对准的分类和要求，自主对准是指惯导系统在没有其他外部信息的情况下，通过重力矢量和地球自转角速度矢量实现对准；非自主对准是指通过引入外部姿态信息或通过引入外部主惯导系统的导航信息进行初始对准(即传递对准)。6.1捷联惯导系统初始对准的基本原理，初始对准的分类和要求，初始对准的两个重要指标，及时对准精度，6.1捷联惯导系统初始对准的基本原理，解析粗对准，粗对准阶段的首要要求是快速性

3、，对精度要求低。进行分析性粗对准时，要求车辆静止不动，并且应知道当地的经度和纬度。这样，导航坐标系中的重力加速度g和地球自转角速度的分量是确定的常数值，载体坐标系中的分量也可以用惯性器件测量。初始捷联矩阵可以从惯性器件的测量值直接计算出来。根据载体系统和导航系统之间的坐标变换关系，可以得到以下三种关系：6.2自对准技术、因为它是正交矩阵，所以存在一种关系，并且上述各方程分别换位：6.2自对准技术、6.2自对准技术，精对准，粗对准后，初始捷联矩阵不准确，即存在姿态误差。在精对准阶段，对姿态角误差进行估计和修正，以获得精确的捷联矩阵。姿态误差估计和校正可以基于第4章和第5章中提到的误差方程和卡尔曼

4、滤波器来进行。6.2自对准技术、6.2自对准技术、省略了惯性器件的比例系数误差和安装误差，速度和姿态误差方程为：6.2自对准技术、6.2自对准技术、状态变量为：6.2自对准技术、速度误差被选为观测值，建立的系统观测方程为：6.2自对准技术、水平误差角的估计误差由加速度计误差引起，方位误差角的估计误差由东方的陀螺漂移和北方的水平误差角引起。，多位置对齐，基本概念，6.2自对齐技术，、由于载体运动和各种环境干扰的影响，在动基座初始对准过程中，一般不采用自主对准，但采用高精度主惯导实现机载导弹或舰载机等载体上的亚惯导初始对准。这种将外部参考信息传递给惯性导航系统进行对准的方法称为传递对准。6.3传递

5、对齐技术、6.3传递对齐技术、一般来说，传递对准可以分为两类：一类是计算参数匹配方法；二是测量参数匹配方法。计算参数匹配方法将失准角作为一个整体，利用主、副惯导系统计算的位置和速度差等信息对副惯导系统进行对准；测量参数匹配准则是利用主惯导系统和次惯导系统测得的角速度和比力之差来估计失准角。6.3传递对齐技术、常用的匹配算法包括位置匹配法、速度匹配法、积分速度匹配法、双积分速度匹配法、比力匹配法、角速度匹配法、积分角速度匹配法等。6.3传递对齐技术、卡尔曼滤波器的观测值是预滤波后的次惯导速度与杠杆臂误差补偿后的主惯导速度之差。6.3传递对齐技术、6.3传递对齐技术、，图6-4 6.3传递对齐技术，从精确建模的角度来看，它可以被估计为一个系统状态。由于振动、挠度等因素的影响，它可以表示为静态分量和动态分量之和，即6.3传递对准技术、因此，它被视为测量噪声。6.3传递对齐技术、选择系统状态，速度匹配卡尔曼滤波器的设计如下：6