基于虛擬螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的捷聯(lián)慣導(dǎo)速度算法研究.pdf

1、捷聯(lián)速度算法作為整個(gè)捷聯(lián)導(dǎo)航算法至關(guān)重要的部分，它不僅要給出載體在平臺(tái)坐標(biāo)系（即導(dǎo)航坐標(biāo)系）各坐標(biāo)軸上的速度值，而且作為位置算法的輸入，需要進(jìn)一步的解算得到載體定位信息，還要參與牽連角速度計(jì)算，保證“數(shù)學(xué)平臺(tái)”的精確更新?，F(xiàn)今，捷聯(lián)速度算法主要是應(yīng)用劃船補(bǔ)償算法，但是該算法卻有兩種缺點(diǎn)沒(méi)有被考慮到:劃船速度算法的優(yōu)化是在典型劃船環(huán)境下（或典型螺旋環(huán)境下）進(jìn)行的，這種環(huán)境不具備完整的適用性，進(jìn)而在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下將失去其最優(yōu)性;現(xiàn)有速度算法在設(shè)

2、計(jì)時(shí)認(rèn)為IMU（慣性測(cè)量組件）和預(yù)處理濾波器的傳遞函數(shù)為理想情況（不引起信號(hào)畸變），使用的信號(hào)輸入是載體運(yùn)動(dòng)參量，并沒(méi)有考慮工程中IMU和預(yù)處理濾波器的傳遞函數(shù)不理想對(duì)于速度算法精度的影響。
　　本文將打破現(xiàn)有算法的設(shè)計(jì)思路，擬構(gòu)造虛擬螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，它在慣性空間中與載體角速度和比力固聯(lián)在一起運(yùn)動(dòng)，并在該坐標(biāo)系上整體考慮比力矢量積分項(xiàng)。由于比力矢量與虛擬螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系固聯(lián)在一起，其在虛擬螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系上投影將為恒定量;而且，虛擬螺

3、旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)參考系的角速度的轉(zhuǎn)動(dòng)要遠(yuǎn)小于載體坐標(biāo)系，即求解虛擬螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)動(dòng)方向余弦陣比照現(xiàn)有算法，不可交換性誤差會(huì)大幅減小。首先在典型單螺旋運(yùn)動(dòng)環(huán)境中，設(shè)計(jì)基于定常單螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的速度算法，由于虛擬螺旋運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)參考系的角速度保持恒定，我們預(yù)期可實(shí)現(xiàn)該算法無(wú)誤差的速度解算;然后在典型單螺旋環(huán)境（包含有典型劃船環(huán)境）的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)時(shí)變螺旋運(yùn)動(dòng)環(huán)境，包括時(shí)變單螺旋運(yùn)動(dòng)環(huán)境和雙螺旋運(yùn)動(dòng)環(huán)境，它們不僅考慮載體角速度和比力矢量的旋

4、轉(zhuǎn)，時(shí)變單螺旋運(yùn)動(dòng)環(huán)境還認(rèn)為它們旋轉(zhuǎn)角速度大小隨時(shí)間變化，雙螺旋運(yùn)動(dòng)環(huán)境則考慮到它們旋轉(zhuǎn)角速度方向的改變，該兩種時(shí)變螺旋環(huán)境是較典型螺旋環(huán)境更具有普遍適用性的測(cè)試輸入環(huán)境，期望解決現(xiàn)有典型劃船環(huán)境對(duì)于算法優(yōu)化缺乏普適性的問(wèn)題;最后考慮IMU和預(yù)處理濾波器的傳遞函數(shù)幅頻、相頻特性對(duì)于IMU輸出信號(hào)的影響，得到測(cè)試輸入環(huán)境中相應(yīng)的IMU輸出信號(hào)，再以此為算法輸入來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。這將避免算法設(shè)計(jì)忽略傳遞函數(shù)幅頻、相頻特性不理想而導(dǎo)致的速度誤差