双轴旋转惯导系统误差传播特性分析*

周绍磊，吴修振，李瑞涛

(海军航空工程学院控制工程系，山东烟台 264001)

随着国防工业对武器系统低成本、高可靠性、易维护性的要求越来越高，惯导系统的旋转调制技术发展越来越快。我国在单轴旋转惯导系统和双轴旋转惯导系统的研制领域取得了很大的进步，但由于起步较晚，与国外相比还有不小差距。对于双轴旋转惯导系统，引起导航误差的因素主要有初始对准误差、惯性器件常值漂移、安装误差、标度因数误差，本文旨在对这4种误差对最终导航误差的影响程度和方式做深入全面的研究。为此，推导出双轴旋转惯导系统的误差方程，证明了误差方程在李雅普诺夫意义下的稳定性，建立了研究双轴旋转惯导系统误差传播特性的方法，并提出了一种合理的十六次序转位方案，分析了双轴旋转惯导系统补偿误差的本质，针对每种影响导航误差的因素作了具体分析和仿真，根据理论分析和仿真结果得出了一些减小双轴旋转惯导导航误差的措施和结论，可以为双轴旋转惯导系统的进一步优化和工程设计提供理论参考。

1 双轴旋转惯导系统的误差方程

1.1 误差方程的推导过程

导航坐标系取为北天东地理坐标系oxnynzn(n系)，载体坐标系为oxbybzb(b系)，IMU本体坐标系oxsyszs(s系)，地球惯性坐标系为oxiyizi(i系)，初始时刻b系，且s系与n系重合。

不考虑重力偏差，双轴旋转惯导系统的误差方程可表示为［1］:

其中:φ=［φN，φU，φE］T表示n系中北天东三个方向的误差角，δV=［δVN，δVU，δVE］T表示n系中北天东三个方向的速度误差，f=［fN，fU，fE］T表示n系中北天东三个方向的加速度，εn=［εN，εU，εE］T和▽n=［▽N，▽U，▽E］T表示陀螺测量误差和加速度计测量误差在导航系n系中的分量。……