双轴冗余旋转惯导系统精对准方法

冗余旋转惯导系统(RRINS)相比捷联惯导系统可在提高可靠性的同时通过旋转调制技术减小惯性器件常值误差对导航性能的影响。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体RRINS为例,对其精对准进行研究。建立每3个陀螺仪和3个加速度计组合方式下系统精对准误差模型;设计卡尔曼滤波器及双轴转位方案;将每种组合方式下的精对准结果及陀螺仪和加速度计零偏的均值作为最终估计结果。仿真结果表明,加速度计零偏估计相对误差在0.2%以内,陀螺仪零偏估计相对误差在0.1%以内。精对准实验结果表明,同等时间内,所提方法的精对准误差相比静基座减小75%以上,将实验中估计出的零偏补偿惯性器件测量信息后,导航解算姿态误差减小65%以上,导航性能得到有效提高。仿真和实验结果表明,所提方法可有效提高精对准精度,并可准确估计惯性器件的零偏。

冗余旋转惯导系统两位置初始对准方法

冗余旋转惯导系统(Redundant Rotating Inertial Navigation System, RRINS)可以在传统旋转惯导系统的基础上,进一步提高系统的可靠性。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体冗余旋转惯导系统为例,研究了两位置初始对准方法。首先以每3个陀螺仪和3个加速度计构成一种组合方式,建立每种组合下惯性器件的零偏与冗余配置相关的解析表达式,并设计RRINS两位置转停方案以估计对应惯性器件的零偏,但是在某些特殊的情况下需要增加观测位置;然后将每个惯性器件在不同组合下得到的结果取均值,并利用该均值对相应惯性器件的测量信息做补偿;最后基于补偿后的惯性器件输出进行RRINS的初始对准。数学仿真和实验验证结果表明,该方法在不同两位置方案下均可有效估计出惯性器件的零偏。仿真中陀螺仪的零偏估计误差在4%以内,加速度计的零偏估计误差基本在2%以内,且相比无零偏补偿的情况,初始对准精度提高10倍以上。实验中水平和方位向的初始对准精度都有提高,航向角对准误差最大减小100倍左右。同时,该方法还可以推广到其他配置方案的冗余旋转惯导系统中,对该类惯导系统初始对准精度的提高具有一定借鉴意义。