SINS静基座初始对准精度分析与降阶卡尔曼滤波仿真

"捷联惯导系统静基座初始对准精度分析及仿真1" 文章主要探讨了在捷联惯导系统（SINS）的静基座初始对准过程中，利用卡尔曼滤波器所面临的问题及其解决方案。捷联惯导系统是一种广泛应用于航空、航海和陆地导航的技术，它通过集成陀螺仪和加速度计来连续监测和计算载体的位置、姿态和速度。在静基座初始对准时，系统需要进行精确的校准以确保导航数据的准确性。 卡尔曼滤波器是处理这种动态系统估计问题的常用工具，它可以有效地融合来自不同传感器的数据，提高估计精度。然而，在实际应用中，由于系统的不完全可观测性，即并非所有状态都能通过测量直接获取，某些状态可能无法得到有效滤波，导致估计精度受限。 作者严恭敏和秦永元对SINS的静基座初始对准过程中的卡尔曼滤波方程进行了可观测性分析。他们发现，部分状态在滤波过程中没有贡献，这影响了整个系统的性能。为了解决这一问题，他们提出了一种状态降阶的处理方法。这种方法通过对系统模型进行简化，将不可观测的状态剔除，从而改善了可估计状态的精度，并减少了计算复杂度。 通过理论分析，他们得到了各状态估计的极限精度公式，这些公式为理解和优化初始对准过程提供了理论依据。随后，他们进行了软件仿真，结果显示，降阶滤波器与全阶滤波器在估计精度上表现相近，但降阶滤波器的计算量更小，且能有效消除不可观测状态对滤波计算的不利影响，提高了系统的实时性和稳定性。 该研究对于理解和改进捷联惯导系统的初始对准过程具有重要意义，特别是在需要高效、高精度导航的场合，如军事应用、航空航天和自动驾驶等领域。通过合理处理可观测性问题，可以优化滤波算法，提升系统的整体性能。 关键词：捷联惯导系统；初始对准；卡尔曼滤波；可观测性；仿真 中图分类号：V249.3 文献标识码：A