捷联惯导系统快速罗经初始对准算法探讨

"捷联惯导系统快速罗经初始对准方法研究，严恭敏，严卫生等人提出了一种捷联罗经初始对准的新方法，包括四个阶段：水平对准、粗略方位自对准、重新水平对准和罗经方位对准。通过简化大方位误差角的非线性误差方程，他们推导了粗略方位自对准的算法，并设计了一种利用系统计算能力和存储容量来缩短初始对准时间的方案。试验验证了这种方法的有效性。关键词涉及捷联惯导系统、罗经效应、初始对准和逆向控制。" 在惯性导航领域，捷联惯导系统（ Strapdown Inertial Navigation System, SINS）因其紧凑和无需机械平台的优势而广泛应用。传统平台式惯导系统的罗经初始对准通常包括水平调平和方位对准两个步骤。然而，捷联惯导系统中，初始对准过程更加复杂，因为它涉及到将传感器数据转换为精确的导航坐标系。 捷联惯导系统的初始对准通常分为粗对准和精对准。粗对准阶段，利用地球自转角速度和重力加速度信息，结合惯性传感器（如激光陀螺和加速度计）的输出，建立一个初步的导航坐标系。精对准阶段则通过滤波和最优估计技术，比如卡尔曼滤波，估算出传感器的失准角，从而获得更精确的系统姿态。 严恭敏等人的研究扩展了这一领域，他们在分析平台罗经初始对准的基础上，提出了捷联罗经的快速对准方法。他们将对准过程划分为四个具体阶段：首先是在方位角未知的情况下进行水平对准，确保系统相对于地平面的稳定；接着是粗略方位自对准，利用罗经效应，通过控制平台姿态减少方位偏差；随后是重新水平对准，以校正可能因初始对准过程中的误差导致的偏斜；最后是罗经方位对准，确保系统能够准确追踪地理坐标系。 为了加速对准过程，研究者利用捷联惯导系统的数学平台特性，并假设计算能力和存储空间充足，设计了一套逆向控制策略。逆向控制是指通过反向操作来达到控制目标，这里的目的是更快地收敛到正确姿态。 通过实验验证，该快速捷联罗经对准方案被证明是有效的，可以适应不同条件下的初始对准需求，尤其是对于晃动环境的适应性有所提高。这种方法的实施不仅减少了对准时间，而且提高了捷联惯导系统的实时性能和准确性，对于现代导航技术的发展具有重要意义。