单天线GPS辅助捷联惯导系统动基座精确初始对准新方法

"GPS辅助捷联惯导系统动基座初始对准新方法 (2010年)" 在惯性导航领域，捷联惯导系统（ Strapdown Inertial Navigation System，SINS）广泛应用于各种移动平台，如车辆、飞机和船舶等。然而，SINS在启动时需要进行初始对准，以确保其测量数据与地球坐标系的关联准确无误。传统的初始对准过程通常包括粗对准和精对准两个阶段，粗对准主要是消除传感器的静态误差，精对准则进一步校正动态误差。本文提出了一种创新的方法，旨在减少这一过程中的步骤，提高对准效率和精度。 该研究介绍了一种新的单天线GPS辅助动基座精确初始对准算法。这个方法的独特之处在于，它跳过了传统的粗对准阶段，直接进入精对准过程。作者定义了两个特殊的惯性参考框架，并将其作为计算参考，然后将初始对准的定向余弦矩阵（Direction Cosine Matrix，DCM）计算分解为三个独立的部分，详细阐述了每个部分的计算方法。这种方法的优势在于，它能够更有效地处理动态环境中的对准问题，减少了对静止状态的依赖。 通过对动基座对准的误差分析，研究发现利用车辆停止时的零速度信息可以显著提高初始对准的精度。这种利用动态信息的方式是对传统对准方法的重要补充，尤其是在无法保证长时间静止或者需要快速初始化的情况下，这种方法具有显著的优势。 为了验证该方法的有效性，研究者在车载环境下进行了实际的试验。实验结果显示，采用新算法后的航向角对准精度达到了0.081°(1σ)，这在动基座初始对准中是非常高的精度，证明了该方法的可行性与优越性。 关键词：捷联惯导系统；动基座初始对准；GPS；车载测试 该论文的发表为SINS初始对准提供了新的理论基础和技术手段，对于提升车载导航系统的性能，尤其是在紧急情况或快速响应任务中，具有重要的实用价值。未来的研究可能将探索如何进一步优化这种方法，以及如何将其扩展到其他类型的移动平台。