一种基于地球自转角速率约束的SINS初始对准方法

摘要

一种基于地球自转角速率约束的SINS初始对准方法。该方法采用卡尔曼滤波技术进行对准，在传统速度误差量测模型的基础上，加入地球自转角速率作为约束条件，得到改进的初始对准误差模型。该误差模型提高了静基座对准时系统的可观测性。基于该模型进行卡尔曼滤波，对系统的姿态失准角、速度误差、陀螺仪常值漂移及加速度计常值偏置进行估计，能够更加快速和准确地得到SINS的初始姿态和天向陀螺漂移。本发明具有自主、精度高、灵活简便的特点，适用于各种中高精度的捷联惯性导航系统。

主权项

1.一种基于地球自转角速率约束的SINS初始对准方法，其特征在于包括以下步骤：（1）SINS预热准备；（2）保持系统静止不动，采集陀螺仪和加速度计的输出数据；（3）根据加速度计输出与重力加速度之间的关系以及陀螺仪输出与地球自转角速度之间的关系，进行粗对准解算，得到初始航向角俯仰角θ₁和横滚角γ₁；（4）使用传统的初始对准系统状态方程和基于地球自转角速率约束的量测方程，采用卡尔曼滤波技术，以步骤（3）中获得的初始姿态角θ₁和γ₁作为初始姿态参数，对陀螺仪和加速度计输出的数据进行处理，估计出计算地理坐标系n′与真实地理坐标系n之间的东向失准角φ_E、北向失准角φ_N和天向失准角φ_U，东向速度误差δv_E和北向速度误差δv_N，东向陀螺仪常值漂移ε_E、北向陀螺仪常值漂移ε_N和天向陀螺仪常值漂移ε_U，以及东向加速度计常值偏置和北向加速度计常值偏置（5）利用步骤（4）中滤波解算所得的失准角φ_E、φ_N和φ_U，获得计算地理坐标系n′与真实地理坐标系n之间的欧拉角转换矩阵利用步骤（3）中获得的初始姿态角θ₁和γ₁计算载体坐标系b与计算地理坐标系n′之间的欧拉角转换阵由转换矩阵和计算得到载体坐标系b与真实地理坐标系n之间的欧拉角转换矩阵再由计算出更精确的航向角俯仰角θ₂和横滚角γ₂，将其作为SINS的初始姿态。