1 湖北航天技术研究院总体设计所,武汉 430040
2 火箭军驻武汉第一军事代表室,武汉 430040
针对捷联惯性导航系统高精度快速对准的需求,在传统位置观测滤波方案的基础上,提出一种基于姿态角不变约束的捷联惯性导航系统快速初始对准方法。该方法利用静基座条件下初始体坐标系相对于体坐标系的等效旋转矢量保持不变或变化很小的特点,建立了系统状态模型和量测模型,采用闭环卡尔曼滤波完成精对准。仿真及测试结果表明,相比于传统方案,该方案能明显提升对准精度,方位对准精度提高了43%,便于工程应用,且应用效果良好。
捷联惯性导航系统 姿态角不变约束 快速自对准 卡尔曼滤波 strapdown inertial navigation system constraint of constant attitude angle fast self-alignment Kalman filter
旋转式惯导敏感点与载体坐标系原点不重合,自对准过程中存在角运动,从而引入杆臂效应误差。根据杆臂效应误差模型分析了旋转式惯导内杆臂对自对准的影响,针对这一问题提出了一种结合自对准流程的杆臂标定方法。该方案无需额外的标定流程,能方便地进行工程应用。测试试验结果表明,该方案能准确地标定出旋转式惯导的内杆臂,标定精度为1.1 mm；杆臂补偿后能明显提升自对准精度,方位对准精度提高了35%。
惯性导航系统 旋转式惯导 自对准 杆臂效应 标定 INS rotating IMU self-alignment lever-arm effect calibration
可观测性分析方法在卡尔曼滤波效果估计中得到了广泛应用，本文对误差协方差矩阵和姿态精度因子（ADOP）两种可观测性分析方法进行了研究，并分析了两种方法之间的关系。针对旋转式惯导系统多位置初始对准的问题，以捷联式惯导初始对准33维状态误差方程为研究对象，分别采用上述两种方法分析了可观测性分析在旋转惯组初始对准的转动顺序、停留时间及模型降阶方面的应用。仿真结果表明，两种方法在初始对准方案选择中具有良好的一致性。
误差协方差矩阵 可观测性分析 旋转惯组 初始对准 observability analysis ADOP error covariance matrix ADOP rotating-IMU initial alignment
通过无迹滤波（UKF）技术将重力梯度数据应用于导航系统中，研究重力梯度辅助导航系统的可行性与优异性。首先分析了在重力梯度图数据获取的前提下如何进行重力梯度仪信号的模拟，给出了一个先插值再加入噪声最后进行滤波的操作方法。随后根据滤波算法的需要建立了重力梯度辅助惯性导航系统的数据融合模型，并对数据融合算法进行了简单分析。最后对重力梯度辅助导航系统进行了仿真分析，主要通过对比研究没有外部辅助的惯性导航系统和有重力梯度数据融合的导航系统性能，论证了重力梯度数据在导航系统中应用的可行性与优异性。
无源导航 重力梯度 无迹滤波 巴特沃兹滤波器 passive navigation gravity gradient Unscented Kalman Filter Butterworth filter
