单轴旋转SINS方位陀螺漂移精确估计方法

胡 杰, 朱倚娴, 石潇竹

(1. 中国电子科技集团公司第二十八研究所, 江苏 南京 210007;2. 空中交通管理系统与技术国家重点实验室, 江苏 南京 210007;3. 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室, 江苏 南京 210096)

0 引 言

惯性导航系统的北向陀螺漂移和方位陀螺漂移会引起位置的积累性误差,可以通过提高惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)的精度或者采用系统级补偿方法提高定位精度[1-3]。系统级补偿方法具有见效快、实现简单等优点,目前有两种常用方法[4-6]:①采用旋转调制技术消除器件误差影响;②利用Kalman滤波器估计IMU误差并在线补偿。旋转式(strapdown inertial navigation system,SINS)周期性转动IMU抵消了与转轴垂直方向上的器件误差,提高了系统导航精度。国外激光陀螺旋转式SINS已经应用于水面舰船或潜艇,如美国的MK39Mod3C单轴旋转SINS,MK49双轴旋转SINS等[7-9]。国内相关单位也进行了旋转式SINS的研究工作,如国防科学技术大学、哈尔滨工程大学、航天科工33所以及航天科技13所[4, 10-12]等。

单轴旋转SINS的方位陀螺性能,特别是常值漂移和陀螺标度因数误差,决定了导航系统的性能指标,如方位陀螺漂移为0.01 °/h,地理纬度为45°时,24h后其位置误差约为10n mile[13]。为了提高单轴旋转SINS长时间导航精度,许多学者对此进行了研究。孙枫[14]提出倾斜放置旋转轴以尽可能抵消3个转轴方向上的IMU误差,该方法所采用的转位方式实际中难以实现。于旭东[15]提出利用经纬度误差辨识方位陀螺漂移,辨识时间长且需要载体静止不动。陆志东[16]对双轴旋转SINS误差进行了分析,并提出了一种IMU误差系统级标校方法,通过周期性转动IMU能够有效估计出IMU误差。……