戰(zhàn)車火炮姿態(tài)測量系統(tǒng)原位標(biāo)定技術(shù)和方案設(shè)計(jì)

黃湘遠(yuǎn)，湯霞清，武 萌，郭理彬

（裝甲兵工程學(xué)院，北京 100072）

戰(zhàn)車火炮姿態(tài)測量系統(tǒng)原位標(biāo)定技術(shù)和方案設(shè)計(jì)

黃湘遠(yuǎn)，湯霞清，武 萌，郭理彬

（裝甲兵工程學(xué)院，北京 100072）

為了降低姿態(tài)測量系統(tǒng)的啟動(dòng)漂移和標(biāo)定誤差，提高測量和導(dǎo)航精度，針對系統(tǒng)安裝特色，提出了一種原位快速標(biāo)定方案。分析了系統(tǒng)可觀測性，利用等效陀螺信息推導(dǎo)了多位置原位標(biāo)定方案；研究了最優(yōu)標(biāo)定和次優(yōu)標(biāo)定問題，分析了標(biāo)定精度和坡度之間的關(guān)系；設(shè)計(jì)了一種針對系統(tǒng)安裝特色的多位置編排方案，完成了大坡度范圍下的原位標(biāo)定。仿真結(jié)果表明：方案要求簡單，應(yīng)用范圍廣，能夠完成大坡度范圍下高精度快速標(biāo)定，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

姿態(tài)測量系統(tǒng)，原位標(biāo)定，次優(yōu)標(biāo)定，可標(biāo)定度

0 引言

未來信息化戰(zhàn)爭中，超視距打擊、協(xié)同作戰(zhàn)及戰(zhàn)場指揮一體化將成為作戰(zhàn)的基本態(tài)勢，要求戰(zhàn)車具有遠(yuǎn)距離目標(biāo)快速精確打擊能力，為此必須實(shí)現(xiàn)高精度的火炮姿態(tài)測量和戰(zhàn)車導(dǎo)航定位?？蓪⒐饫w陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)裝置安裝在火炮搖架上，通過BD或里程計(jì)輔助同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)功能。

慣導(dǎo)裝置安裝之前經(jīng)過了精密標(biāo)定和誤差補(bǔ)償。長時(shí)間后導(dǎo)航精度隨著系統(tǒng)誤差參數(shù)的改變而逐步降低，因?yàn)閼T性器件每次啟動(dòng)誤差特性各不相同，前期標(biāo)定無法使系統(tǒng)誤差補(bǔ)償達(dá)到最優(yōu)，因此，有必要研究原位標(biāo)定技術(shù)。原位標(biāo)定技術(shù)是指在不拆卸慣導(dǎo)系統(tǒng)的前提下，載體提供多個(gè)姿態(tài)激勵(lì)出慣性器件的多種誤差特性，利用速度、位置信息來間接標(biāo)定，分為靜基座［1-4］和動(dòng)基座標(biāo)定［5-7］。

文獻(xiàn)［1-2］利用粗對準(zhǔn)結(jié)果替代精確姿態(tài)和利用ESO和TD提取速度誤差的微分信息實(shí)現(xiàn)多位置標(biāo)定，方案原理簡單，易于操作。不過ESO、TD參數(shù)設(shè)置復(fù)雜，同時(shí)受粗對準(zhǔn)精度的限制，標(biāo)定精度有限。原位標(biāo)定的關(guān)鍵點(diǎn)是有效估出和，然而系統(tǒng)可觀測度不夠使得估計(jì)速度較慢。為此，將等效陀螺引入到初始對準(zhǔn)中［8-10］，快速完成對準(zhǔn)并估出εN和εU。將εU引入到標(biāo)定中，使用精對準(zhǔn)結(jié)果代替載體姿態(tài)，提高標(biāo)定速度和精度。

為了完成原位標(biāo)定，將車體?？吭谛逼律?，利用火炮水平向自由轉(zhuǎn)動(dòng)和高低向有限角運(yùn)動(dòng)將坡度耦合到火炮姿態(tài)，提供多位置標(biāo)定條件。文獻(xiàn)［1］和文獻(xiàn)［3］在分析不同位置編排對標(biāo)定精度的影響的基礎(chǔ)上，提出了優(yōu)化指標(biāo)，設(shè)計(jì)了最優(yōu)標(biāo)定方案。該方案是全局范圍的最優(yōu)，而原位標(biāo)定中可能無法提供最優(yōu)方案的條件。本文基于系統(tǒng)安裝特色提出了一種次優(yōu)標(biāo)定方案，研究了斜坡坡度對標(biāo)定精度的影響，針對不同坡度設(shè)計(jì)不同的標(biāo)定規(guī)則。最后，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)仿真，結(jié)果表明方案操作簡單，能夠完成大坡度范圍下高精度快速標(biāo)定，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

1 多位置原位標(biāo)定方案

1.1 單一位置下的可觀測性分析

原位標(biāo)定受條件限制，只能依靠速度、位置信息來間接標(biāo)定陀螺零偏、加速度計(jì)零偏和標(biāo)定系數(shù)誤差［1］。標(biāo)定結(jié)果嚴(yán)重依賴于系統(tǒng)的可觀測性，有必要對其進(jìn)行分析。

記n系為東北天（o-ENU）導(dǎo)航系，b系（o-xyz）為右前上載體系，加速度計(jì)和陀螺測量誤差Δb、εb，加速度計(jì)零偏Δi、標(biāo)定系數(shù)誤差δKai和陀螺零漂εi?；鹋诟┭靓取M滾γ和方位ψ，姿態(tài)誤差Φ=（ΦE，ΦN，ΦU）T，速度誤差δV=（δVE，δVN，δVU）T，位置誤差δP=（δλ，δφ，δh）T。

精基座下，為了降低系統(tǒng)復(fù)雜度，忽略位置誤差δP。取系統(tǒng)狀態(tài)X=（ΦT，δVT，（εb）T，（Δb）T）T，以δV作為觀測量，系統(tǒng)可觀測量為［2］：

t3表明ΔU完全能觀?？紤]到實(shí)際情況中，有和，將其忽略，則t4和t6表明εN和εU近似可觀。

1.2 可觀測狀態(tài)的快速提取

原位標(biāo)定的關(guān)鍵是提取狀態(tài)ΔU，εN和εU。以δV作為觀測量時(shí)，因?yàn)橥庥^測量僅使用了加速度計(jì)的量測信息，對陀螺信息利用不夠，導(dǎo)致ΦU和εN、εU的估計(jì)速度較慢［8-10］。為此將等效陀螺誤差引入到系統(tǒng)觀測量，加快估計(jì)速度。

設(shè)p系為計(jì)算導(dǎo)航平臺(tái)系，n系和p系的偏差為姿態(tài)誤差Φ。靜基座下，地球自轉(zhuǎn)角速度ωie在n、 p、b系的投影為。陀螺測量值=，等效陀螺誤差，則：

即：

靜基座下，當(dāng)Φ為小角度時(shí)，將δV和δω作為觀測量，初始對準(zhǔn)系統(tǒng)近似為線性定常系統(tǒng)，不可觀測狀態(tài)為ΔE、ΔN和εE［8］，說明引入等效陀螺誤差信息不能帶來更多的可觀測狀態(tài)。Φ，εN，εU的最優(yōu)估計(jì)為：

各估計(jì)量都是觀測信息本身及一階微分的線性組合，卡爾曼濾波可快速有效地完成狀態(tài)估計(jì)，得到精對準(zhǔn)結(jié)果（θi，γi，ψi）和狀態(tài)估計(jì)值ΔU（i）、εN（i）和εU（i）。

1.3 姿態(tài)系統(tǒng)原位多位置標(biāo)定方案

獲得k位置觀測序列{ΔU（i），εN（i），εU（i）}ki=1后，利用最小二乘法來估計(jì)誤差Δi、δKai和εi。

式中：

cij（k）為k位置下的元素（i，j）。實(shí)際處理中，用精對準(zhǔn)結(jié)果來代替的真實(shí)值。

2 姿態(tài)測量系統(tǒng)原位標(biāo)定優(yōu)化問題

2.1 原位標(biāo)定的可能性探討

原位標(biāo)定技術(shù)要求在不拆卸測量系統(tǒng)的前提下進(jìn)行標(biāo)定，多位置標(biāo)定需要多個(gè)不同姿態(tài)來激發(fā)各種誤差，從而要求車體擺放在不同位置并提供較大的俯仰和橫滾角，這不太現(xiàn)實(shí)也比較危險(xiǎn)。

姿態(tài)測量系統(tǒng)將捷聯(lián)慣導(dǎo)安裝在火炮搖架上，慣導(dǎo)Y軸平行火炮身管，指向炮口，X軸平行炮管耳軸，指向右方，Z軸構(gòu)成右手系如圖1所示。車輛靜止下，火炮可隨炮塔在方位向繞炮塔座圈相對車體轉(zhuǎn)動(dòng)，隨搖架在高低向繞火炮耳軸相對炮塔轉(zhuǎn)動(dòng)。將戰(zhàn)車?？吭诖笃露刃逼律?，旋轉(zhuǎn)炮塔、搖架將斜坡坡度耦合到慣導(dǎo)橫滾和俯仰角，提供多個(gè)不同位置，據(jù)此設(shè)計(jì)標(biāo)定方案。

圖1 火炮姿態(tài)測量系統(tǒng)安裝示意圖

2.2 多位置最優(yōu)標(biāo)定問題

式（6）提出的標(biāo)定必要條件存在多種位置編排，不同編排對慣導(dǎo)誤差參數(shù)的激勵(lì)程度不同，{ΔU（i），的估計(jì)精度也不相同，造成多位置標(biāo)定精度互有差異，下面研究不同位置編排對標(biāo)定的影響。

不同位置編排對標(biāo)定精度的影響，可通過研究方差陣σUf（M）的某一指標(biāo)函數(shù)來刻畫。指標(biāo)越小意味著標(biāo)定精度越高，從而多位置最優(yōu)編排問題轉(zhuǎn)化為矩陣函數(shù)最小問題?？坍嬀仃嚨闹笜?biāo)函數(shù)并不唯一，主要有3種較為簡單且能充分反映矩陣特性的優(yōu)化準(zhǔn)則［1-3］：

其中，指標(biāo)①表示f（M）的行列式最小，統(tǒng)計(jì)意義為任意可信度下可信橢球體體積最小；②f（M）表示的最大特征值最小，意義為任意可信度下橢球體長軸最??；③表示f（M）的跡最小，意義是估計(jì)的各個(gè)分量方差加權(quán)和最小。

俯仰角取值范圍θ∈［-π/2，π/2］，橫滾角范圍γ∈［-π，π］，為有限凸區(qū)域，因此，上述優(yōu)化指標(biāo)存在最優(yōu)解。盡管不同指標(biāo)的優(yōu)化方案各不相同，但仿真結(jié)果表明不同方案獲得的標(biāo)定精度相當(dāng)［1］。因此，不妨取指標(biāo)②，即E-optim。

同樣可獲得陀螺標(biāo)定的最優(yōu)六位置編排方案。

2.3 多位置次優(yōu)標(biāo)定問題

最優(yōu)標(biāo)定方案能夠獲得最優(yōu)標(biāo)定精度，不過：

①由于加速度計(jì)和陀螺標(biāo)定的最優(yōu)化方案是在全局范圍中獲得的，而姿態(tài)測量系統(tǒng)的原位標(biāo)定過程中可能無法提供該最優(yōu)位置。這是因?yàn)閼?zhàn)車允許?？康男逼缕露群突鹋趽u架高低向運(yùn)動(dòng)都是受限的，不能夠提供全局范圍里的所有姿態(tài)。

②加速度計(jì)和陀螺的最優(yōu)標(biāo)定是分開設(shè)計(jì)的，兩者的最優(yōu)編排方案是不同的，增加了原位標(biāo)定的操作時(shí)間和復(fù)雜度。為了使一次標(biāo)定過程能夠同時(shí)完成兩者標(biāo)定，需進(jìn)行一定的取舍。

經(jīng)過多次仿真發(fā)現(xiàn)：

①當(dāng)λmax（f（M））下降到一定程度之后，加速度計(jì)的標(biāo)度精度不再有明顯的改變。意味著不必要求最優(yōu)化標(biāo)定，只需設(shè)計(jì)出滿足一定標(biāo)定精度的位置編排方式即可。陀螺標(biāo)定與之類似。

②加速度計(jì)的標(biāo)度矩陣M為六維矩陣，受俯仰和橫滾角的影響，陀螺的標(biāo)定矩陣N為三維矩陣，受俯仰、橫滾和方位角的影響，使得陀螺標(biāo)定條件較加速度計(jì)標(biāo)定更為寬松。仿真發(fā)現(xiàn)當(dāng)M使得加速度計(jì)標(biāo)定滿足一定標(biāo)定精度時(shí)，對應(yīng)的N可使陀螺標(biāo)定可獲得較高精度，因此，只需考慮加速度計(jì)標(biāo)定的多位置編排問題。

③令系統(tǒng)可標(biāo)定度λ=λmin（MTM），仿真發(fā)現(xiàn)當(dāng)λ≥0.02時(shí)，陀螺和加速度計(jì)的標(biāo)定精度足夠高。

設(shè)戰(zhàn)車?？吭谄露葹棣实男逼律?，通過炮塔水平向和搖架高低向運(yùn)動(dòng)可提供的姿態(tài)范圍為，最優(yōu)問題轉(zhuǎn)化為如下次優(yōu)問題：

3 原位標(biāo)定的實(shí)施方案

測量系統(tǒng)的原位標(biāo)定次優(yōu)方案的核心思想是戰(zhàn)車停靠在斜坡上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)炮塔和搖動(dòng)搖架，將坡度耦合到火炮姿態(tài)。下面研究標(biāo)定精度和坡度之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的多位置編排方案。

3.1 系統(tǒng)可標(biāo)定度與斜坡坡度之間的關(guān)系

假設(shè)某型步兵戰(zhàn)車最大爬坡角度40°，火炮最大仰角60°，即戰(zhàn)車可以?？吭谄露刃∮?0°的任意斜坡上，在高低向進(jìn)行任意小于60°的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)坡度κ固定之后，隨之固定，此時(shí)利用數(shù)值解法來求解上述次優(yōu)問題。

假設(shè)斜坡坡度κ=10°，火炮隨炮塔在0°～360°內(nèi)以20°間隔進(jìn)行水平向運(yùn)動(dòng)，隨搖架在0°～60°內(nèi)以15°間隔進(jìn)行高低向運(yùn)動(dòng)，得到多組位置。任選6個(gè)位置計(jì)算可標(biāo)定度λ，遍歷所有位置組合后，得到κ=10°時(shí)的可標(biāo)定度序列Λ10°={λi}。同樣，得到Λ20°、Λ30°和Λ40°，如圖2所示。

圖2 不同坡度下可標(biāo)定度序列

表1給出了不同坡度下λ≥0.02的概率，用來分析系統(tǒng)可標(biāo)定的可能性大小?？梢钥闯?，當(dāng)坡度變大時(shí)，系統(tǒng)的可標(biāo)定的概率越大。其中，κ=10°時(shí)可標(biāo)定的概率為零，依此方法無法完成標(biāo)定，κ=20°時(shí)完成標(biāo)定的可能性很小，κ=30°時(shí)可標(biāo)定的概率比較大，只需選擇合理編排方式就可完成標(biāo)定，κ=40°可標(biāo)定的概率更大，設(shè)計(jì)編排方式更為簡單。

表1 系統(tǒng)可標(biāo)定概率

3.2 不同坡度下的多位置編排方案

3.2.1 9參數(shù)6位置編排方案

坡度κ足夠大時(shí)，設(shè)計(jì)6位置編排方案：

①戰(zhàn)車停止在斜坡上，炮塔置于零位，火炮調(diào)平，位置1；

②固定炮塔，火炮調(diào)到最大仰角，位置2；

③調(diào)平火炮，炮塔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°（借助戰(zhàn)車方位傳感器，轉(zhuǎn)動(dòng)角度不要求非常精確），位置3；

④固定炮塔，火炮調(diào)到最大仰角，位置4；

⑤調(diào)平火炮，炮塔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，位置5；

⑥炮塔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，位置6。

該位置編排下可標(biāo)定度隨坡度變化的情況如圖3曲線1所示。當(dāng)坡度κ＞25°時(shí)，系統(tǒng)可標(biāo)定度λ足夠大，是次優(yōu)問題的有效解，可用此方案進(jìn)行原位標(biāo)定，標(biāo)定9個(gè)參數(shù)。

3.2.2 9參數(shù)8位置編排方案

上述方法要求κ＞25°，這在實(shí)際過程非常難以達(dá)到，有必要研究低坡度下的多位置編排方案。原位標(biāo)定利用最小二乘法，一般來講估計(jì)精度會(huì)隨著觀測序列數(shù)量增加而增加。借用此思想，設(shè)計(jì)8位置標(biāo)定方案：

①戰(zhàn)車停止在斜坡上，炮塔置于零位，火炮調(diào)平，位置1；

②固定炮塔，火炮調(diào)到最大仰角，位置2；

③調(diào)平火炮，炮塔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，位置3；

④固定炮塔，火炮調(diào)到最大仰角，位置4；

⑤調(diào)平火炮，炮塔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，位置5；

⑥固定炮塔，火炮調(diào)到最大仰角，位置6；

⑦調(diào)平火炮，炮塔逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，位置7；

⑧固定炮塔，火炮調(diào)到最大仰角，位置8。

此時(shí)，可標(biāo)定度隨坡度變化的情況如圖3曲線2所示。同一坡度下8位置編排方案的可觀測度比6位置方案有所提高，坡度越大提高越明顯。當(dāng)坡度κ＞15°時(shí)，系統(tǒng)可標(biāo)定度λ足夠大，是次優(yōu)問題的有效解，可用此8位置編排方案來標(biāo)定η^1，η^2，η^39個(gè)參數(shù)。

3.2.3 6參數(shù)6位置編排方案

8位置編排方案能夠降低坡度要求，但依然要求κ＞15°，實(shí)際中依然具有較大限制，有必要進(jìn)一步研究。然而繼續(xù)增加位置數(shù)對可標(biāo)定度提高有限，無法降低坡度要求。此時(shí)，最現(xiàn)實(shí)的方案是降低標(biāo)定要求，只標(biāo)定加速度計(jì)和陀螺零偏6個(gè)參數(shù)。

陀螺標(biāo)定方法不變，加速度計(jì)標(biāo)定思路如下：

此時(shí)，可使用3.2.1節(jié)提到的6位置編排方案，可標(biāo)定度隨坡度變化的情況如圖3中的曲線3所示。當(dāng)坡度κ＞8°時(shí)，系統(tǒng)可標(biāo)定度λ足夠大，滿足標(biāo)定條件，可用此6位置編排方案進(jìn)行原位標(biāo)定，標(biāo)定η^1和η^36個(gè)參數(shù)。此時(shí)，坡度要求較為寬松，能夠滿足一般情況下的中等精度導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)定。

圖3 系統(tǒng)可標(biāo)定度隨坡度變化曲線

3.3 火炮姿態(tài)測量系統(tǒng)的原位標(biāo)定方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過前面的分析，設(shè)計(jì)出如下方案：

①車輛停放斜坡上，車體向前，炮塔歸零，火炮調(diào)平，靜止下進(jìn)行解析粗對準(zhǔn)，獲得火炮姿態(tài)，此時(shí)火炮俯仰角可認(rèn)為是斜坡坡度κ；

②若κ＞15°，利用9參數(shù)6位置編排方案標(biāo)定陀螺零偏、加速度計(jì)零偏和系數(shù)誤差；

③若25°＞κ＞15°，利用9參數(shù)8位置編排方案標(biāo)定陀螺零偏、加速度計(jì)零偏和系數(shù)誤差；

④若15°＞κ＞8°，利用6參數(shù)6位置編排方案標(biāo)定陀螺和加速度計(jì)零偏；

⑤若κ＜8°，坡度不夠，無法進(jìn)行原位標(biāo)定。

4 實(shí)驗(yàn)仿真

仿真中取：陀螺常值漂移為0.01°/h，隨機(jī)漂移為0.01°/h，加速度計(jì)常值零偏為0.1 mg，隨機(jī)零偏為0.1 mg，標(biāo)度因數(shù)誤差為5e-5。

每一位置上粗對準(zhǔn)5 s，精對準(zhǔn)120 s，使用快速對準(zhǔn)方法對ΔN，εN和εU進(jìn)行估計(jì)。在坡度κ=10°，20°，30°下進(jìn)行原位標(biāo)定仿真，分別進(jìn)行10次，標(biāo)定結(jié)果如下：

可以發(fā)現(xiàn)，陀螺標(biāo)定精度和坡度變化沒有太大聯(lián)系；加速度計(jì)標(biāo)定精度和坡度的關(guān)系密切，坡度越大，加速度計(jì)標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)差越小，標(biāo)定的穩(wěn)定性越好。小坡度下由于將加表標(biāo)定系數(shù)帶來的誤差計(jì)算到常值零偏中去，所以標(biāo)定結(jié)果誤差較大。隨著坡度的增加不僅標(biāo)定精度隨著變高，并且能夠標(biāo)定更多的誤差參數(shù)，因此，條件允許的情況下盡可能進(jìn)行大坡度標(biāo)定。

表2 陀螺零偏的標(biāo)定結(jié)果（單位：0.01°/h）

表3 加速度計(jì)零偏的標(biāo)定結(jié)果（單位：0.1 mg）

表4 加速度計(jì)標(biāo)定系數(shù)的標(biāo)定結(jié)果（單位：1e-5）

5 結(jié)論

本文通過研究捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的原位標(biāo)定問題，設(shè)計(jì)了戰(zhàn)車火炮姿態(tài)測量的原位多位置標(biāo)定方案。利用車輛靜止下火炮水平向和高低向自由角運(yùn)動(dòng)將斜坡坡度耦合到火炮姿態(tài)，提供多位置標(biāo)定條件。將原位多位置標(biāo)定全局最優(yōu)方案轉(zhuǎn)化為一種可實(shí)現(xiàn)的次優(yōu)標(biāo)定方案，研究了標(biāo)定精度和斜坡坡度之間的關(guān)系，針對不同坡度設(shè)計(jì)不同的標(biāo)定方案，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)仿真。結(jié)果表明該方案條件要求簡單，標(biāo)定精度高，可操作性強(qiáng)，便于實(shí)際應(yīng)用，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

［1］薛文超，牟玉濤，黃一，等.外場條件下激光捷聯(lián)慣組多位置標(biāo)定方法精度分析［J］.中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，20（1）：39-45.

［2］楊曉霞，黃一.利用ESO和TD進(jìn)行的激光捷聯(lián)慣組誤差參數(shù)外場標(biāo)定方法［J］.中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，18（1）：1-9.

［3］牟玉濤，周振威，方海濤.SINS外場系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法的優(yōu)化——最佳六位置［J］.北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，37（7）：855-860.

［4］Han K，Chang K S，Yu M.Improved Calibration Method for SDINS Considering Body-Frame Drift［J］.International Journal of Control，Automation，and Systems，2011，9（3）：497-505.

［5］Tang Y G，Wu Y X.INS/GPS Integration：Global Observability Analysis［J］.IEEE Trans on Vehicular Technology，2009，58（3）：1129-1142.

［6］Wang X L，Guo L H.An Intelligentized and Fast Calibration Method of SINS on Moving Base for Planed Missiles［J］. Aerospace Science and Technology，2009，13（4）：216-223.

［7］Zhang H L，Wu Y X，Wu W Q.Improved Multi-Position Calibration for Inertial Measurement Unit［J］.Measurement Science Technology，2010，21（1）：015107.1-11.

［8］黃湘遠(yuǎn)，湯霞清，郭理彬.一種新的捷聯(lián)慣導(dǎo)快速對準(zhǔn)方法［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2012，32（1）：17-20.

［9］熊劍，劉建業(yè)，賴際舟，等.一種陀螺量測信息輔助的快速初始對準(zhǔn)方法［J］.宇航學(xué)報(bào)，2009，30（4）：1455-1459.

［10］高偉熙，繆玲娟，倪茂林.一種引入陀螺角速度信息的快速對準(zhǔn)方法［J］.宇航學(xué)報(bào)，2010，31（6）：1596-1601.

In-situ Calibration Technology and Design for Armed Chariot Gun Attitude Measuring System

HUANG Xiang-yuan，TANG Xia-qing，WU Meng，GUO Li-bin
（Academy of Armored Force Engineering，Beijing 100072，China）

To reduce start-up drift and calibration error of the Gun Attitude Measuring System（GAMS）on armed chariot and improve precision of measurement and navigation，a design of in-situ rapid calibration is proposed with considerations of installation features.The system observability is analyzed and a multi-positions in-situ calibration strategy based on equivalent gyro information is derived.The optimum and suboptimum calibration schemes are researched，and the relation between calibration and ramp gradient is analyzed.A new method for multi-positions with GAMS characteristics is designed and an in-situ calibration under large range of gradient finished.The simulation results show that it requires simple condition with a wide application and obtains a fast and high-accuracy calibration under large range of gradient，and has an important application value.

attitude measuring system （GAMS），in-situ calibration，suboptimum calibration，calibration degree

U666.1

A

1002-0640（2015）05-0146-06

2014-03-05

2014-05-18

黃湘遠(yuǎn)（1988- ），男，湖南岳陽人，博士研究生。研究方向：慣性導(dǎo)航技術(shù)。