船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法＊

柴永利 张 鑫 章 波

（1.中国空空导弹研究院 洛阳 471000）（2.哈尔滨工程大学自动化学院 哈尔滨 150001）（3.中国石油管道兰州输气分公司 兰州 730070）

1 引言

初始对准是惯性导航系统的关键技术之一［1～3］，对准精确性和快速性直接影响到惯性导航系统的性能。当舰船处于系泊状态时，由于风浪作用将产生摇摆及荡运动。由摇摆引起的干扰角速度远大于地球自转角速度，此时陀螺输出中的信噪比十分低，且干扰角速度具有很宽的频带［4～5］，无法从陀螺输出中将地球自转角速度这一有用信息提取出来。另外，摇摆及荡运动也导致加速度计的输出中存在较大的干扰加速度。虽然水平调平＋罗经回路的方法可以较好地解决对准精度问题［6～7］，但是航向误差与北向速度误差的耦合较弱导致航向对准速度较慢。文献［8］提出了利用水平失准角估计值快速计算方位失准角的算法，但该算法用到了失准角的微分，其高频噪声很难被滤除；文献［9］利用重力加速度在惯性系下的圆锥慢漂的特性，提出了基于惯性系的对准方案，如何获得准确的重力加速度信息成为实现惯性系对准的关键［10～13］。

本文利用捷联惯导水平对准精度较高且速度较快的特点，在完成水平对准后直接计算出重力加速度在基座惯性系的投影，进而实现惯性导航系统的初始对准。

2 惯性系对准原理

在对准过程中用到了导航坐标系（n系）、载体坐标系（b系）、惯性坐标系（i系）、基座惯性坐标系（ib0系，初始时刻经过惯性凝固的载体坐标系）以及水平坐标系（h系，zh与zn重合、ohxhyh平面为水平面的直角坐标系）等坐标系。……