捷联惯导与ECEF系惯性导航解算误差对比研究

惯性导航解算PPT是由地理空间信息学院导航工程教研室的肖凯在2021年4月2日制作的参考资料，主要针对捷联惯导与组合导航的误差对比进行了深入讲解。该课件的核心内容围绕ECEF坐标系下的惯性导航解算展开，重点讨论了以下几个方面： 1. ECEF系下的惯性导航解算：惯性导航系统，如捷联式，通过将惯性仪表直接安装在载体上，利用计算机处理数据来实现导航。惯性导航解算是基于航位推算的，它涉及位置、速度和姿态的计算，通过积分方法解决微分方程。其中，位置微分代表速度，速度微分对应加速度，而姿态则通过方向余弦矩阵表达，其变化对时间求导。 2. 初始状态的重要性：解算过程首先依赖于初始状态，包括位置、速度和姿态的初始值。对于纯惯性导航，初始状态的精确度对后续的导航精度至关重要。然而，在组合导航中，由于Kalman滤波能不断修正状态，初始状态的准确性要求相对较低，通常粗略对准即可满足。 3. 姿态、速度和位置的更新：惯性导航的解算过程包括姿态更新（利用IMU测量的比力和姿态矩阵转换），速度更新（基于加速度计读数），以及位置更新，这些都是通过微分方程和积分运算实现的。 4. 坐标系转换：考虑到卫星导航系统通常在ECEF坐标系下工作，而惯性导航系统可能使用其他坐标系，因此确保坐标系的一致性是必要的。捷联惯导系统在实际应用中需要将测量值转换到ECEF系进行融合。 5. 误差对比：课件旨在提供一个比较捷联惯导和组合导航误差的方法，帮助理解和分析两种导航方式各自的优缺点，以及它们在实际应用中的误差来源和处理策略。 总结来说，这份PPT是导航工程领域的一个实用教学工具，它详细阐述了惯性导航技术的基础理论，特别是如何在ECEF坐标系下进行精确的解算，并强调了初始状态对不同导航方法的影响。这对于理解和设计现代导航系统，特别是在误差控制和系统集成中的性能优化具有重要意义。