PDF《车载低精度犐荦犁/犌犘犁 大方位失准角线性对准研究》

第3 9卷第3期压电与声光Vol.

39N o .

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0 1 7年6月PIEZOELECTRICS&

ACOU S T O O P T I C S J u n .

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1 7 收稿日期:

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1 9 作者简介: 姜博文(

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9 1 ) , 男, 四川成都人, 硕士生, 主要从事组合导航的研究. 文章编号:

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0 5 车载低精度 荦犁/欣绱蠓轿皇ё冀窍咝远宰佳芯 姜博文, 王可东 ( 北京航空航天大学 宇航学院, 北京

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9 1 ) 摘要: 在应用低精度微机电系统 惯性测量单元( MEM S I MU) 和全球定位系统( G P S ) 的车载组合导航中, 由于I MU 的精度问题, 无法通过传统的解析方法实现方位失准角的粗对准, 造成了大方位失准角问题.该文通过变 换状态量, 用方位失准角的两个三角函数代替方位失准角作为状态量, 建立了新的线性系统方程, 统一了精对准和 粗对准的过程, 避免了粗对准切换到精对准时状态间的协方差信息损失.完成了车载导航试验.结果表明, 本初 始对准方案在低精度的组合导航中能将对准精度控制在1 ° 以内. 关键词: G P S;

微机电系统( MEM S ) ;

大方位失准角;

卡尔曼滤波;

动基座对准 中图分类号: V

2 4 9.

3 2+2 文献标识码: A 犁 状 樽 缱遄 樽 状樽缱遄 镒 荦犁/欣淋 遄, 荦 镒(SchoolofA s t r o n a u t i c s , B e i h a n gU n i v e r s i t y , B e i j i n g1

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1 9 1, C h i n a ) :Thec o n v e n t i o n a l a l i g n m e n tm e t h o dc a n n o t b e a p p l i e d t o t h e v e h i c l en a v i g a t i o nd u e t o t h e l o wp e r f o r m a n c eo f I MU, w h i c hc a u s e s t h ep r o b l e mo f l a r g eh e a d i n gu n c e r t a i na l i g n m e n t . I n t h i sp a p e r , t w o t r i g o n o m e t r i c f u n c t i o n so f t h eh e a d i n gu n c e r t a i na n g l ea r eu s e da s t h eq u a n t i t yo f s t a t et oe s t a b l i s ht h ean e wl i n e a rs y s t e me q u a t i o n . O nt h eo t h e rh a n d , t h e c o a r s e a n d f i n e a l i g n m e n t p r o c e d u r e s a r eu n i f i e d t oa v o i d t h e c o v a r i a n c e i n f o r m a t i o n l o s sd u r i n gt h e s w i t c h i n gf r o mt h e c o a r s ea l i g n m e n t t ot h e f i n ea l i g n m e n t . T h ev e h i c l e t e s t r e s u l t sv e r i f i e dt h eh e a d i n ge r r o r o f t h en e wa l i g n m e n tm e t h o dc a nb e l o w e r t h a n1 ° . :GPS;

MEM S ;

l a r g eh e a d i n gu n c e r t a i na n g l e ;

K a l m a nf i l t e r ;

a l i g n m e n to nm o v i n gb a s e

0 引言 初始对 准是惯性导航的 关 键技 术, 也是I N S / GN S S组合导航关键技术之一. 在基于MEMS I N S / GN S S组合导航系统中, 由于 MEMS器件, 特 别是陀螺仪的限制, 导致无法通过自对准实现方位 失准角的初始化, 从而造成了大方位失准角问题, 其 中一种解决方法是直接进行动基座的对准.建立准 确的I N S误差传播方程和采用适当的滤波技术是 进行初始对准的主要问题. 在大方位失准角的情况下, 动基座对准模型本 质上是非线性的.文献[

1 3] 通过非线性滤波方法 对非线性模型进行滤波, 但由于非线性滤波方法计 算量大, 不利于在实际工程中实现;

文献[

4 6] 在游 动方位坐标系中将姿态误差状态替换为正弦和余弦 项, 仍然使用线性误差方程来处理大航向误差问题;

文献[

7 ] 针对游动方位的三角函数可观度较弱的问 题, 提出了改进的系统误差模型, 增加了其可观度. 文献[