船用捷联惯性导航系统系泊状态快速对准与标定方法

"船用捷联惯性导航系统在系泊状态下快速初始对准与标定 (2008年)" 这篇论文探讨的是船用捷联惯性导航系统（S-INS）在系泊状态下的初始对准与标定问题。捷联惯性导航系统是一种基于惯性传感器（如加速度计和陀螺仪）的自主导航技术，它能够在没有外部参考的情况下提供位置、速度和方向信息。然而，这种系统在启动时需要进行初始对准，以消除传感器的初始偏差和失准，这在船舶静止或系泊时尤其重要。 论文提出了一种创新的两位置对准方法。在水平失准角较小但方位失准角较大的情况下，该方法能有效处理初始对准问题。传统的初始对准通常依赖于精确的初始姿态估计，但此方法通过引入前置滤波器和非平稳求和自回归滑动平均模型（ARIMA）来改善这一过程。ARIMA模型能够处理不稳定的信号，从而更准确地建模受到干扰的水平速度信号。 在卡尔曼滤波器中加入前置滤波器可以降低观测噪声，进一步提高对准精度。卡尔曼滤波是一种优化的数据融合算法，用于结合测量数据和系统模型来估计系统的状态。通过这种方式，不仅可以快速完成初始对准，还可以实现惯性测量单元（IMU）误差参数的在线标定。 实验结果在三轴转台上得到了验证，表明使用中等精度的惯性组件，该方法能在1200秒内显著减小水平姿态估计误差，将其降低到0.03°，同时方位误差可降低到0.4°以内。这些数值表明，该方法对于提高S-INS在系泊状态下的导航性能具有显著效果。 关键词涵盖了惯性导航技术的核心要素，包括初始对准、标定、卡尔曼滤波和前置滤波，这些都是确保S-INS准确性和稳定性的关键技术。通过这种方法，可以提升船舶在静态条件下的导航能力，对于海洋工程和航海安全具有重要意义。论文的贡献在于提供了一个实用且高效的解决方案，解决了船用S-INS在特定环境下的对准和标定挑战。