基于双轴加计与三轴加计的捷联航姿性能研究

刘世鹏 范超 杨宏智 尚永爽

摘要：为了比较基于双轴加计的捷联航姿与基于三轴加计的捷联航姿航向姿态精度，设计了基于双轴加计的航姿解算方法，利用捷联航姿系统采集航姿数据，分别在静态和动态车载带一定干扰环境下，比较两种航姿的输出结果。试验结果表明：两型航姿对准精度、导航精度相当，误差值在0.05°以内，均能满足系统使用。

关键词：捷联航姿;双轴加计;三轴加计

0 引言

捷联航姿的基本原理是根据牛顿提出的相对惯性空间的力学定律，利用陀螺仪、加速度计等惯性元件感受载体在运动过程中的角速度和加速度，通过计算机进行航姿解算，从而得到载体的航向、姿态等参数。

捷联航姿是将由角速率陀螺仪和加速度计等部件组成的，直接安装在运载体上。运动过程中，通过陀螺测定载体相对惯性坐标系的运动角速度，并由此计算载体坐标系至导航坐标系的坐标变换矩阵。通过该矩阵，把加速度计测得的加速度信息变换至导航坐标系，然后进行导航计算，导航计算得到的导航信息进行控制反馈，从而得到所需要的航向及姿态信息。由于捷联航姿的系统结构、硬件、算法及软件都已发展了多年，接近成熟和完善。目前，在捷联航姿的实现上，都采用传统的三轴陀螺、三轴加速度计组成的捷联系统进行解算航向、姿态信息，对于一些特殊的场景使用，Z轴加速度计的设计可以去除。掌握两轴加计航姿设计技术，在适合的场景中使用，可以降低航姿研制成本，具有一定的工程应用价值。……