捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)匹配方法

管敘軍　王新龍

摘要：在進(jìn)行傳遞對(duì)準(zhǔn)時(shí)，主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的安裝距離、載體的彈性變形對(duì)子慣導(dǎo)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度都將產(chǎn)生很大的影響。對(duì)影響傳遞對(duì)準(zhǔn)性能的桿臂效應(yīng)和撓曲變形進(jìn)行了分析和建模，并建立了速度匹配、比力匹配、角速度匹配、姿態(tài)角匹配、“速度+角速度”匹配以及“速度+姿態(tài)角”匹配方法的量測(cè)方程。仿真結(jié)果表明“速度+姿態(tài)角”匹配方法性能比較優(yōu)越，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)估計(jì)出主、子慣導(dǎo)之間的安裝誤差角及撓曲變形角。

關(guān)鍵詞：捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；傳遞對(duì)準(zhǔn)；桿臂效應(yīng)；撓曲變形；卡爾曼濾波

中圖分類號(hào)：TJ765，2；V241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-5048（2014）02-0003-06

0、引言

初始對(duì)準(zhǔn)將直接決定捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)使捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)較高的對(duì)準(zhǔn)精度是初始對(duì)準(zhǔn)所追求的目標(biāo)。

在動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中，由于主慣導(dǎo)系統(tǒng)與子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間存在一定的距離，當(dāng)載體有角運(yùn)動(dòng)時(shí)，將造成主、子慣導(dǎo)慣性器件感受到不同的比力信息；另外，由于主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間安裝誤差角和載體彈性變形的影響，會(huì)使子慣導(dǎo)系統(tǒng)中的慣性器件產(chǎn)生附加的輸出值，而主慣導(dǎo)系統(tǒng)并不會(huì)敏感到這些附加的輸出值。通常，子慣導(dǎo)系統(tǒng)一般采用中低精度慣性元件，為了提高對(duì)準(zhǔn)精度，Kain提出了傳遞對(duì)準(zhǔn)原理，即以載體上高精度的主慣導(dǎo)系統(tǒng)計(jì)算或測(cè)量得到的信息作為信息源，采用慣性信息匹配的方法，實(shí)時(shí)遞推估計(jì)出子慣導(dǎo)坐標(biāo)系軸相對(duì)于主慣導(dǎo)坐標(biāo)系軸的水平失準(zhǔn)角和方位失準(zhǔn)角，從而達(dá)到初始對(duì)準(zhǔn)的目的。

目前，國(guó)內(nèi)外研究者圍繞傳遞對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行了大量研究。其中，文獻(xiàn)[1]給出了主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)速度差微分方程以及主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間計(jì)算失準(zhǔn)角微分方程的詳細(xì)推導(dǎo)過(guò)程；文獻(xiàn)[2]給出了主、子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的安裝誤差角模型和撓曲變形角模型，文獻(xiàn)[3]詳細(xì)推導(dǎo)了桿臂效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理。

本文首先對(duì)影響捷聯(lián)慣導(dǎo)動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)性能的誤差源進(jìn)行了分析并建模，建立了傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波器模型：并給出了采用不同匹配方式時(shí)所需的觀測(cè)量和觀測(cè)矩陣：最后對(duì)不同匹配方法的特性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證與分析。