JORunal-Reports.zip_惯性导航_惯性_交通/航空行业

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <meta charset="utf-8"> <meta name="generator" content="pdf2htmlEX"> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1"> <link rel="stylesheet" href="https://static.pudn.com/base/css/base.min.css"> <link rel="stylesheet" href="https://static.pudn.com/base/css/fancy.min.css"> <link rel="stylesheet" href="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/62715602d973ef42a44b78ed/raw.css"> <script src="https://static.pudn.com/base/js/compatibility.min.js"></script> <script src="https://static.pudn.com/base/js/pdf2htmlEX.min.js"></script> <script> try{ pdf2htmlEX.defaultViewer = new pdf2htmlEX.Viewer({}); }catch(e){} </script> <title></title> </head> <body> <div id="sidebar" style="display: none"> <div id="outline"> </div> </div> <div id="pf1" class="pf w0 h0" data-page-no="1"><div class="pc pc1 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/62715602d973ef42a44b78ed/bg1.jpg"><div class="c x0 y1 w2 h2"><div class="t m0 x1 h3 y2 ff1 fs0 fc0 sc0 ls0 ws0">严恭敏文献阅读综述</div><div class="t m0 x2 h4 y3 ff1 fs1 fc0 sc0 ls0 ws0">一、引言</div><div class="t m0 x3 h4 y4 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">西北工大严恭敏教授从事导航相关研究多年，共计发表第一人称文章 27 篇。</div><div class="t m0 x2 h4 y5 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">主要内容包括初始对准算法、组合导航研究、导航误差解算以及系统标定四大</div><div class="t m0 x2 h4 y6 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">方面，其中以初始对准算法设计和对准误差分析为主。</div><div class="t m0 x2 h4 y7 ff1 fs1 fc0 sc0 ls0 ws0">二、初始对准</div><div class="t m0 x3 h4 y8 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">平台惯导系统（PINS）罗经初始对准过程通常可分为两步，先是水平调平，</div><div class="t m0 x2 h4 y9 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0"> 然后是方位对准。方位对准在水平调平的基础上进行，一般采样罗经方位对准</div><div class="t m0 x2 h4 ya ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">方 法。方位罗经对准利用的是罗经效应，也就是，在正确的平台跟踪当地地理</div><div class="t m0 x2 h4 yb ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">坐标 系的角速率控制指令下，如果平台存在方位轴向的偏差角，平台将产生绕</div><div class="t m0 x2 h4 yc ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">东向轴 的倾斜，该倾斜能由北向加速度计感测到，利用北向加速度计的输出并</div><div class="t m0 x2 h4 yd ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">设计适当 的控制规律，控制平台方位轴朝减小方位偏差方向转动，实现平台自</div><div class="t m0 x2 h4 ye ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">动寻北。在 常规思路下，通常将 SINS 初始对准分为粗对准和精对准两个阶段：</div><div class="t m0 x2 h4 yf ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">在粗对准阶段，利用地球自转角速度和重力加速度作为参考基准量，通过惯性</div><div class="t m0 x2 h4 y10 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">器件的测量输 出建立粗略的导航计算坐标系；在精对准阶段，通过现代控制理</div><div class="t m0 x2 h4 y11 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">论最优估计方法估计出失准角，经修正后获得准确的姿态矩阵。 </div><div class="t m0 x3 h4 y12 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">SINS 经典解析式粗对准方法难以适应晃动干扰环境，有不少文献研究了晃</div><div class="t m0 x2 h4 y13 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">动基座下的初始对准问题并且也出现一些应用实例，激光陀螺和光纤陀螺的发</div><div class="t m0 x2 h4 y14 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">展和不断成熟为捷联罗经的研究注入了新的活力。从本质上说，捷联惯导系统</div><div class="t m0 x2 h4 y15 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">与平台惯导系统是相同的，前者以数学平台（利用姿态矩阵、四元数或欧拉角</div><div class="t m0 x2 h4 y16 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">等数学工具）模拟后者的实体平台，描述 SINS 相对于给定参考坐标系的空间方</div><div class="t m0 x2 h5 y17 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">位。PINS 中实体平台具有隔离外界干扰的作用，因而平台罗经能够实现晃动基</div><div class="t m0 x2 h5 y18 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">座下的初始对准，同理，在 SINS 初始对准中也可以根据平台罗经初始对准的</div><div class="t m0 x2 h5 y19 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">特点，建立相应的数学平台隔离晃动影响。</div><div class="t m0 x2 h5 y1a ff4 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">2.1 车载航位推算对准</div><div class="t m0 x3 h5 y1b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">在载车初始粗对准之后,行驶一段路程到达已知位置点,由航位推算结果并运</div><div class="t m0 x2 h5 y1c ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">用相似性原理求出初始粗对准的航向误差角, 从而修正航向角达到精对准的目的。</div><div class="t m0 x2 h5 y1d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">最后通过跑车试验验证了对准方法的有效性, 当载车起始点和位置已知点间距离</div><div class="t m0 x2 h5 y1e ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">为 6 km 左右时,初始对准航向角可达到角分级精度。</div><div class="t m0 x2 h5 y1f ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">2.1.1 几何对准原理</div><div class="t m0 x3 h5 y20 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">用 GPS 测量姿态的方法是:在载体上安装上几个 GPS 接收天线, 天线之间相</div><div class="t m0 x2 h5 y21 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">距几米甚至几十米长, 利用载波相位定位技术精确测定各天线的位置, 由天线位</div><div class="t m0 x2 h5 y22 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">置通过简单的几何关系即可求出载体的姿态，姿态测量精度取决于载波相位定</div><div class="t m0 x2 h5 y23 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">位精度和载体上天线间的基线距离。和 GPS 测量姿态相似, 在地面上可以用两</div><div class="t m0 x2 h5 y24 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">个位置点进行航向角测量。当两个位置点相距几公里并且两点间高度变化不大</div><div class="t m0 x2 h5 y25 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">时, 可以把它们看作是在同一水平面上, 例如图 1 所示平面上有点 和</div><div class="t m0 x4 h5 y26 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0"> , 则由它们确定的基线与北向之间的夹角（主值）为</div></div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.611850,0.000000,0.000000,1.611850,0.000000,0.000000]}'></div></div> </body> </html>

<div id="pf2" class="pf w0 h0" data-page-no="2"><div class="pc pc2 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/62715602d973ef42a44b78ed/bg2.jpg"><div class="c x0 y1 w2 h2"><div class="t m0 x3 h5 yb ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0"> 在利用航位推算进行精对准中, 不是由已知两点的位置直接求出精确的航</div><div class="t m0 x2 h5 y27 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">向角, 而是利用航位推算位置 和已知位置 之间的误差求得航向</div><div class="t m0 x2 h5 ye ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">误差角, 再对航向角进行修正。如果忽略其它误差, 如陀螺漂移和里程计刻度系</div><div class="t m0 x2 h5 yf ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">数等误差,仅考虑初始航向误差角,由于它的影响载车行驶一段距离后将产生位置</div><div class="t m0 x2 h5 y10 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">误差。再假设载车是直线行驶, 由于航向误差角是小角, 可计算得初始航向误差</div><div class="t m0 x2 h4 y11 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">角</div><div class="t m0 x3 h5 y28 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">上式中正负号视具体情况而定。利用该误差角在 点即时修正航向角,而不</div><div class="t m0 x2 h5 y17 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">是初始粗对准时的航向角,就完成了航向角的精对准过程。</div><div class="t m0 x2 h5 y18 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">2.1.2 航位推算</div><div class="t m0 x3 h5 y19 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">选取东- 北- 天( ENU) 地理坐标系为导航参考坐标系, 记为 n 系; 当惯组按一</div><div class="t m0 x2 h5 y1a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">定的方位安装到载车上时, 认为载车坐标系与惯组标定坐标系重合, 记 b 系; 里程</div><div class="t m0 x2 h5 y1b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计坐标系记为 m 系, 它的 oy 轴在和载车车轮相接触的地平面内,并且指向载车行</div><div class="t m0 x2 h5 y1c ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">驶正前方, oz 轴垂直于地平面向上为正，ox 轴指向右方。里程计在一小段时间</div><div class="t m0 x5 h5 y29 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">内测量的里程增量 在 m 系的投影写成矢量形式为</div><div class="t m0 x3 h5 y21 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">假设 b 系轴和 m 系对应轴相平行, 可得里程增量在 n 系上的投影</div><div class="t m0 x3 h5 y2a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">式中， 为 时刻的捷联矩阵。</div><div class="t m0 x3 h5 y2b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">和捷联惯导位置更新算法一样, 可求得航位推算的纬 L、经度 和高度 h 的</div><div class="t m0 x2 h5 y2c ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">递推算法</div></div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.611850,0.000000,0.000000,1.611850,0.000000,0.000000]}'></div></div>