惯组初始对准技术研究+文献综述(6)
时间:2017-03-16 22:21 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
对准过程通常分为粗对准和精对准两步。粗对准一般是直接利用加速度计和陀螺仪的信号控制平台或计算初始姿态阵，在较短的时间内使平台系大致对准导航系；或粗略地计算出初始姿态阵，在此基础上再进一步进行精对准，达到对准的精度要求。对航空惯导，水平对准精度在10-20 ，方位对准精度在2-5 ，对准时间一般在15min之内。 初始对准的要求，一般包括精度和快速性两个方面。为了满足高精度要求，希望惯性敏感器具有尽可能高的精度和稳定性，并希望系统对外界干扰不敏感，即整个系统的鲁棒性要好。为了提高系统的精度，还希望初始对准时能对陀螺漂移，加速度计零位误差以及它们的标度系数进行测定和补偿。要使系统具有较好的抗干扰能力，还应采用频谱分析技术，滤波技术，将有用信息和干扰信号从时域和频域上加以分离。显然上述措施的实现，都需要容量大、速度快的计算机给以保证。很明显，精度和快速性这两方面的要求是矛盾的，因此需要合理地进行系统设计，尽可能兼顾这两方面的要求，以期求得满意的效果。一般性的设计原则是在保证初始对准精度的前提下设法缩短对准时间。 2.2.3捷联系统初始对准的原理 在捷联系统中，姿态信息包含在方向余弦矩阵或者是四元数中，因此，初始对准的目的就是确定方向余弦矩阵或者是四元数的初值。首先利用外部信息或由惯性测量组件提供的信息粗略地确定出捷联矩阵。由于没有考虑到惯性测量元件的测量误差等的影响，这时给出的捷联矩阵确定的计算地理坐标系p与实际地理坐标系t之间存在着失准角，造成加速度计测量的比力经过捷联矩阵转换后在地理坐标系的水平方向有分量。初始对准就是应用这个信息来不断地估计水平失准角 ， 的。当数学解析平台有方位失准角 时，则地球自转角速率分量 ，就耦合到解析平台的东轴上，从而产生著名的罗经效应[17] [18]。其罗经效应项 ，就使数学解析平台绕东西轴旋转，从而产生水平倾角 。为了使解析平台保持水平，必须在东西轴上加一个控制信号，解析系统利用这一控制信息，一方面控制解析平台减小水平倾角；另一方面又控制解析平台减小方位失准角，从而使数学解析平台稳定在地理坐标系上。其稳定过程是以如下数学公式进行的， （2.1） 式中表示计算地理坐标系(p系)和载体坐标系(b系)间的方向余弦矩阵，即为计算的捷联矩阵，它同样起着平台作用。 为 的反对称矩阵， 式中 表示陀螺仪对载体相对惯性空间运动角速度量测值， 其中 ——为陀螺漂移； ——载体摇摆产生的干扰角速度在载体系上的分量； 定义为 ； 定义为 ； ——加速度计和陀螺仪的量测值经处理后形成的对准修正角速度在载体系上的投影； ——为偏开理想值 的偏差，它由地理纬度误差引起的； ——为偏开理想值 的偏差，它由速度误差引起的； 对方程(2.4)不断积分运算， 项对摇摆角速度进行隔离， 项驱使不对准角尽可能减为零，形成了解析平台在地理坐标系上的稳定过程。捷联惯导性系统初始对准的基本思路是，通过处理加速度计和陀螺仪的量测值，产生修正角速度 以供捷联矩阵的更新计算，并驱使不对准角尽可能减为零。 (责任编辑：qin) |