捷联惯导系统加速度计时延补偿技术研究

"该文是关于捷联惯导系统中加速度计时延补偿的研究论文，作者严恭敏、张强、何昆鹏和秦永元分别来自西北工业大学和哈尔滨工程大学的自动化学院。文中主要探讨了实际捷联惯导系统中陀螺仪和加速度计相位特性不匹配导致的时间不同步导航速度误差问题，并提出了相应的解决策略。" 在捷联惯导系统(SINS, Strapdown Inertial Navigation System)中，加速度计是关键传感器之一，用于测量载体的线加速度，进而通过积分得到速度和位置信息。然而，由于陀螺仪和加速度计的传递函数相移特性存在差异，尤其是在角运动环境下，这种不一致性会导致时间延迟问题，从而引起导航速度误差。为了解决这一问题，作者提出了一种辨识加速度计时延的方法，即通过在地球重力场中进行惯导系统的翻滚试验，结合惯导解算，建立加速度计时延与导航速度误差的关系。这样，可以从速度误差中反推计算出时延参数。 为了补偿这种不同步速度误差，文章提出了两种补偿策略。首先，基于加速度计的传递函数模型和外推算法，可以计算出时延补偿值。这种方法利用模型预测未来数据，减少时延引起的误差。其次，可以直接在惯导系统的速度更新算法中进行补偿，通过对速度信息进行修正，以抵消由加速度计时延造成的误差。 实验部分，作者在实验室条件下使用光纤陀螺惯导系统进行了试验，结果显示，实施时延补偿后，系统的导航精度显著提高，这验证了理论分析的正确性和提出的补偿方法的有效性。该研究对于提高捷联惯导系统的性能，尤其是减少因传感器时延导致的导航误差，具有重要的实践意义。 关键词涵盖捷联惯导系统、加速度计、相频特性、时间延迟补偿，表明该论文专注于惯性导航技术中的关键问题，即如何通过理解和补偿加速度计的时延来提升导航精度。该文的研究成果对于航空、航天、航海等领域有着广泛的应用价值，因为这些领域都依赖于高精度的惯性导航系统。