基于观测量匹配的SINS空中自标定

作者:戴邵武;聂子健;戴洪德;李文国;陈强强; 刊名:仪表技术 上传者:武辉宇

【摘要】针对捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)的自标定问题,从提高飞机的快速反应能力和便于使用维护的角度出发,提出了基于观测量匹配的空中自标定方法,实现了免拆卸在线标定。该方法以SINS和GPS组合导航系统输出的速度、位置等导航参数之差作为观测量,借鉴系统级标定思路,应用Kalman滤波估计SINS的误差参数,通过飞机在空中飞行时的机动动作,激励出待标定的惯性器件误差项。仿真分析了飞机的机动动作与待标定误差项的激励关系,在GPS输出精度一定的情况下,对比了不同观测量的匹配对标定精度的影响。仿真结果表明,以速度误差作为观测量时,可较好地估计出惯性器件中待标定的误差项,验证了SINS空中自标定方法的有效性和可行性。

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收稿日期: 2018 -08 基金项目: 山东自然科学基金面上项目( ZR2017MF036) ; 航空科学基金资助项目( 20160884004) ; 国防科技项目基金 ( F062102009) 作者简介: 戴邵武( 1966—) ,男,教授,博士生导师,主要从事飞行器综合导航方面的研究。 基于观测量匹配的 SINS 空中自标定 戴邵武1,聂子健1,戴洪德1,李文国2,陈强强1 ( 1. 海军航空大学,山东 烟台 264001;2. 青岛市 92840 部队,山东 青岛 266500) 摘要: 针对捷联惯导系统( Strapdown Inertial Navigation System,SINS) 的自标定问题,从提高飞机的快速反应能力和便于使用维护的角度出发,提出了基于观测量匹配的空中自标定方法,实现了免拆卸在线标定。该方法以 SINS 和 GPS 组合导航系统输出的速度、位置等导航参数之差作为观测量,借鉴系统级标定思路,应用 Kalman 滤波估计 SINS 的误差参数,通过飞机在空中飞行时的机动动作,激励出待标定的惯性器件误差项。仿真分析了飞机的机动动作与待标定误差项的激励关系,在 GPS 输出精度一定的情况下,对比了不同观测量的匹配对标定精度的影响。仿真结果表明,以速度误差作为观测量时,可较好地估计出惯性器件中待标定的误差项,验证了 SINS 空中自标定方法的有效性和可行性。关键词: 捷联惯导系统; 空中标定; 观测量匹配; 卡尔曼滤波中图分类号: V249. 3 文献标志码: A 文章编号: 1006 -2394( 2019) 01 -0009 -05 Observations Matching Based In-Flight Self-calibration of SINS DAI Shao-wu1,NIE Zi-jian1,DAI Hong-de1,LI Wen-guo2,CHEN Qiang-qiang1 ( 1. Naval Aviation University,Yantai 264001,China; 2. Chinese People's Liberation Army of 92840,Qingdao 266500,China) Abstract: For the self-calibration problem of the Strapdown Inertial Navigation System ( SINS) ,an in-flight self- calibration method based on observations matching was proposed from the perspective of improving the aircraft's rapid re-sponse capability and being ease of use and maintenance,which realized the disassembly-free online calibration. The difference between the navigation parameters such as speed and position output from the SINS and GPS integrated naviga-tion system was taken as the observation variables. According to the idea of the sy

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