PSINS(高精度捷联惯导算法)

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陀螺加计输出预滤波对SINS精度影响

陀螺加计输出预滤波SINS精度影

一般情况下为了减/去除激光陀螺高频抖动的影响,采用高频采(2-4kHz)、数字滤(20-30FIR)、再低频输(100-200Hz) 案。然而由于滤波器有相位延迟效应,所以也需要对加速度计信号作相应的时间延迟处理,这样陀螺和加计信号才会满足时间同步性要求。否则如果时间不同步 话,在动态情况下极容易引起导航解算误差(可参考《捷联惯导系统中加速度计的时延补偿研究》)。

如果是在已采集100-200HzIMU数据基础上作导航解算,不论是激光、光纤还MEMS的捷联系统,一般不宜再在导航算法之前(即IMU 据)作数字滤波预处理。当然,更忌讳只针对其中陀螺或加计中的一类传感器做滤波处理,这样会严重破IMU原有的时间同步性。数字预滤波(通常是低通 波)虽然表面上会减小传感器采样数据的噪/毛刺,但一般对导航精度提高影响很小,如果滤波器通频带过窄了反而还影响系统的动态性能。

最好的滤波方式是采IMU减振器进行物理滤波,使得载体的高频振动信号不能直接传播进IMU,至少能大部分削弱。这时惯导给出的IMU的姿态速度 位等导航信息,如果深究的话跟载体的是有细微区别的,IMU工作环境好了对传感器往往非常有利,才容易实现更高精度导航。

IMU敏感到了真实的运动信号,即使频率再高,都应输入参与导航解算,才能使导航解算跟随真实的运动。如果信号高频部分混有电气噪声,采用低通数字滤波的话,虑除电气噪声的同时也会虑除了真实的运动(除非已/确认真实运动是低频的),从而会带来导航误差。

IMU信号高频部分存在伪圆/划船运动,而几乎不含载体的实际运动信息,那很好处理,可以放心使用滤波器滤去高频部分,必定是有益的;但如果运载 也包含高频运动信息,那就得权衡两者大小了(如果知/可以比较的话),到底是不滤时由伪运动引起的误差大,还是滤去后因高频运动信息缺失造成的误差大。

所以,慎重考虑预滤波问题,通常好处不多(不明显),但坏处不少(很严重)