王志杰

摘? 要：本項目旨在通過誤差補償技術(shù)提高INS單獨使用過程中的精度，使車輛能在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)單獨作用下實現(xiàn)盡可能久的高精度導(dǎo)航，建立相應(yīng)運動模型并對SINS誤差特性進行分析。

關(guān)鍵詞：多傳感器;旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù);誤差特性分析;Kalman

一、旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)

（一）介紹

對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法的研究中，意識到誤差急劇發(fā)散的主要原因之一是由對加速度、角速度的積分操作導(dǎo)致的。由于安裝時可能引入的安裝誤差，以及載體行駛時不可避免地在加速度測量值和角速度上引入噪聲，最終演算結(jié)果與實際存在極大的誤差。

（二）旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)原理

旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)通過將安裝在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上，利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動 進行周期性的翻滾、旋轉(zhuǎn)和停位運動，以改變其常值偏差沿導(dǎo)航坐標系的投影形式，進而抵消器件誤差對系統(tǒng)各導(dǎo)航誤差的影響。本文研究過程中將采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)策略，工作方式具備以下兩個重要優(yōu)勢：（1）避免了轉(zhuǎn)停過程中加速度突變對狀態(tài)方程建模的不利影響。（2）通過連續(xù)旋轉(zhuǎn)的的方式，可以將MIMU固定在車輪上，依附于車輛固有的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，無需附加轉(zhuǎn)停器械。

（三）安裝方法

選擇慣性測量元件：JY61傾角儀6軸加速度計/陀螺儀模塊

（四）數(shù)據(jù)處理

由圖可見，由于車輪的旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致x_s、z_s軸的測量數(shù)值呈現(xiàn)周期性變化，且理論變化范圍是-180度到180度。AngelY可以直接與車輪旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)聯(lián)，且其理論變化范圍是-90度到90度，通過求任一時間微元內(nèi)行進距離，即可求出任一時間點車輛的行駛路程，求路程的關(guān)鍵點在于準確得到任意時刻AngleY的相位變化。

二、Kalman濾波仿真

基于SINS誤差解算方程、旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)思想，本文以速度、位置、姿態(tài)建立9維狀態(tài)量，通過kalman濾波技術(shù)實現(xiàn)對加速度計測量數(shù)據(jù)與角速度測量數(shù)據(jù)的的融合，取得了較優(yōu)的測量結(jié)果。

模擬環(huán)境如下：（1）車輛以加速度向東向作直線運動;（2）加速度計陀螺儀安裝在車輪內(nèi)側(cè)，安裝點距車軸0.5m;（3）初始狀態(tài)下加速度計陀螺儀三軸指向與導(dǎo)航系（東北天坐標系）重合;（4）系統(tǒng)噪聲為方差的白噪聲，量測噪聲為方差的白噪聲。（5）模擬時長為2000s;

運行結(jié)果如下：

圖中，灰色曲線為速度理論值，藍色曲線為未作濾波處理組的速度計算值，紅色曲線為經(jīng)kalman濾波組的速度計算值。

真實值（灰色曲線）與kalman濾波預(yù)測值（紅色曲線）間差距很小，旋轉(zhuǎn)調(diào)制數(shù)據(jù)經(jīng)由kalman濾波處理后與真實值差距很小;反觀圖1可以看到，當導(dǎo)航持續(xù)1000s時，真實值速度增加至500m/s，而僅做旋轉(zhuǎn)調(diào)制未做kalman濾波處理的對比組速度增加至335.9m/s，與真實值存在極大沖突。

參考文獻

[1]? 劉建業(yè).導(dǎo)航系統(tǒng)理論與應(yīng)用.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社.2010.3

[2]? 王秋瀅.船用調(diào)制型慣性導(dǎo)航及其組合導(dǎo)航技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社.2017.3