PSINS(高精度捷联惯导算法)

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实际惯导的初始对准精度分析方法

实际惯导的初始对准精度分析方

根据惯导系统的极限对准精度公式,失准角误差为:
            phiE=-DnN/g;   phiN=DnE/g;   phiU=EnE/(wie*cos(L))
其中DnE,DnN,EnE分别是等效东向、北向加计偏值和东向陀螺零漂;g,wie,L是重力大小、地球自转角速率和纬度。

这里的偏值和零漂主要包括逐次启动常值和一次启动稳定性两部分。
1)逐次启动的测试,可以将惯导放置在一个固定的平台上几天始终保持不动,每天开机一次,测试1-2小时,去掉前面认为是启动过程中的一小段数据不用,再每个轴传感器求平均作为一个数据,最后将几天(6-7天以上)的数据求方差,就得到6只传感器的逐次启动偏值/零漂。如果心急的话每隔几小时开机一次也凑合。
2)一次启动漂移测试,测试时惯导也需保持不动,测试时间长短与对准时间长短要求有关,如果要估计10min的初始对准效果(5min/20min /30min等类似),就采集10min6-7倍长度以上的数据(多一点也更好)。采完数据后,再计算10min的方差,即每10min平均作为一个数 据,求每个传感器的6-7个(或更多)数据之间的方差。这与通常所说的激光陀螺的100s方差或光线陀螺的10s方差计算方法是完全一样的,只不过估计对 准精度时不用百秒方差或十秒方差,而直接使用与对准时间一样秒数的方差。
   一般对准精度估计主要针对方位误差分析。设1)中陀螺的方差为EnE12)的为EnE2,若两者相互独立,则有 EnE=sqrt(EnE1^2+EnE2^2),从而就可以得到对准的方位误差方差了:phiU=EnE/(wie*cos(L))。当然三只陀螺的漂 移不一定一样,但三个都各分别算一下的话,假设其中某一个陀螺恰好位于正东向,就知道大概的对准精度了。
   讨论:
1)如果陀螺中存在漂移趋势向,对准精度可能更糟糕。
2)如果采用基于速度量测Kalman滤波精对准,基座晃动角度大的话,极端如绕方位转动180度,则有可能提高东向陀螺漂移的可观测性,最理想情况是能消除EnE1的影响,但EnE2的影响是不可能减弱的。
3)如果惯性器件动态性能不好或标定效果不好,晃动、振动或转动等情况下的初始对准精度会比纯静基座时更差。很简单的验证办法是,比较静基座和晃动基座下 的纯惯导精度,如果后者比前者差很多(比如差1.5倍以上),那就可以断定是惯性器件动态性能或标定没做好。在动基座下对准要相信一个理念:没有好的纯惯导就绝对不可能有好的初始对准结果,因为Kalman滤波只能从速度误差中辨识出方位失准角,速度误差波动太大方位估计精度必然不好。
4Kalman滤波精对准过程中,加速度计偏值的趋势项对方位精度也是有些不良影响的,见我的博士后报告P38,加速度计启动性能不好使值得引起重视。 

5)在纯静基座下,等效东向陀螺不可观,解析对准方法能够达到极限精度、精 度最高(方位精度受加速度计的影响最小),也就是说其它方法不可能比它还高(不是只比较一个样本存在偶然性,应该是统计结果),否则就是错误的方法。这本 是不用特别指出的1+1=2的最基本原则,但竟有文章经过一系列复杂的推导倒腾和仿真得出了1+1=1.5,无需看过程,结果肯定是错的

6使用时间序列(或其他方法)对陀螺随机漂移进行建模,显著提高了初始对准精度,对于这种说法表示怀疑,夸大了建模的作用

7)当然前面还没有详细讨论对准精度的不圆度和航向效应问题。激光陀螺的航向效应一般不明显,但光纤陀螺如果磁屏蔽不好,受地磁影响会存在航向效应