捷联式惯性导航系统性能分析与验证方法

"该文档主要探讨了捷联式惯性导航系统的性能分析方法，包括算法验证、模拟驱动器、精度分析、振动影响建模、静态漂移与旋转测试以及卡尔曼滤波设计等多个方面。" 惯性导航是一种自主导航技术，它不依赖外部信号，而是通过测量载体在三维空间中的加速度来确定其位置、速度和方向。捷联式惯性导航系统（ Strapdown Inertial Navigation System, SINS）是这种技术的一种实现，其中陀螺仪和加速度计直接固定在载体上，连续监测载体的运动状态。 保罗·萨维奇在文章中详细介绍了SINS的性能分析过程。首先，他讨论了算法验证的重要性，这是确保系统准确无误运行的关键步骤。为了验证各种捷联算法，他提出了一种闭式分析模拟驱动器的概念，这些驱动器可以用来测试和验证不同的算法组。 接着，文章深入探讨了分析捷联系统性能的数学方法，特别是针对系统在算法重复率和振动输入下的误差。对于捷联系统的锥动、漂移和位置积分算法，作者提供了分析方法，以评估算法重复率和系统振动对导航精度的影响。此外，他还介绍了一个简化的分析模型，该模型能够根据传感器组装不平衡将系统振动转化为惯性传感器输入。 在系统性能的其他方面，萨维奇详细描述了用于确定捷联传感器校准系数的静态漂移和旋转测试程序及方程。这些测试有助于理解和纠正传感器的误差源，从而提高导航精度。 文章还涵盖了卡尔曼滤波设计和协方差分析技术，这是处理测量噪声和不确定性的重要工具。卡尔曼滤波提供了一种优化数据融合的方法，可以结合来自不同传感器的信息，以获得更准确的导航估计。 这篇论文为理解和评估捷联式惯性导航系统的性能提供了一个全面的框架，对于系统设计者和分析人员来说，是一份宝贵的参考资料。通过应用文中提出的分析技术和方法，可以更好地理解和优化SINS在实际环境中的表现。