基于频域分离算子的SINS抗晃动干扰初始对准算法

适合 于晃 动 干扰 基 座 的粗 对 准 ’
。与 积 分 方 法
不同， 文献 ［ ］ 用低 通 数 字滤 波器 滤 除 高 频 扰 动 ９利 加 速度 ， 了精 确计算 时延 和 降低计 算量 ， 择线性 为 选 相 位有 限 冲击响 应 （ Ｉ 滤波 器 并 且采 取 了滤 波器 ＦＲ）
ｒ
［ ￡） Ｇ （ ］
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ｃ ｌ ［ 一。：］ ＝ Ｇ（）Ｇ（） ￡
ｒ ［ （ ） ｔ ］
Ｉ‘
］
基 于惯 性参 考坐 标 系的抗 晃动 干扰 初始对 准 中 涉 及 到以下 几 个 坐 标 系 ， 括 ： 心 惯 性 坐 标 系 （ 包 地 ｉ
Ｌ Ｇ。 ｆ） ｆ） ｔ） Ｊ ［ （ Ｇ 。 Ｇ 。 。 ］ （ （
一
但文献 ［ ］ ９ 也还存 在 一些不 足 之处 ， 为 了有 效 即
地滤 除较 低频 干扰 加速度 需选 择很 高 阶的 ＦＲ滤波 Ｉ 器， 致使滤波器 稳定 输 出 的时 间变 长 ， 响初 始对 准 影 的快 速性 。同样 在 惯性 参考 坐 标 系寻北 新 思路 基 础 上 ， 文简要介 绍 了初始 对 准算 法 ， 本 引入 频 域分 离算
ｉ ｅ ｄｅ ｉ ｎ ｄ ｆｎ ｓｇ ｅ ￣ｅ ｕｅ ｙ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｓｕｓ ｄ，ｉ ａ ｕ ｐｒ ｓ ｉ ａ ｏ ｋｎｇｔ ｈ ｘ ｍｕ ｅ ｔｎｔ ｑ ｎｅ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃｓｉ ｅ ｔｃ ｎ ｓ ｐ ｅ ｓｌｎｅ ｒｒ ｃ ｉ ｏｔ ｅ ｍａ ｉ ｍ ｘ ｅ ；ｍｅ ｎ ａ ｗｈｉｅ，ｔ ｉ ｅ ｌ ｈｅｆｌ ｒ ｔ ｗｉ ｅ ｈｅ ｉ ａ ｓ ｅ ｉｉ ｏｃ ｎ ｒ ｖｔ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔｒ ｐａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｈ ｐｅｅ ｃｌ ． Ｅｖ ｎ ｗｈ ｎ ｔ ｅ ｉｔｒｎｇ ｕｐｕ ｓ ｏ ｌ ｌｔｔ ｄｅ ｌ ｐ ｃ ｆｃ ｆ ｒｅ ａ ｄ ｇ ａ ｉｙ ｅ ｅ ｅ ｃ ｖ ｃ ｏ ｓ ｈ ｏ ｇ ｆ ｒ ｔｙ ｌ ｅ ｅ ｈ ｆｌ ｉ ｏ ｔ ｔｉ ｎ ｔ ｅ ｓａ ｌ ｔｂ ｅ，ａ ｒ ｌａ ｌ ｅ ｕｌ ｃ ｎ ａｓ ｅ ｇ ｔｅ ｏ ａ ｃ ｍ ｐ ｉｈ ｆ ｓ ｎｄ ａ ｃ ａｅ ｉ ｉｉｌａｉ ｎ ｎｔ Ｆｉ ｌｙ，ｓ ｍｅ ｖ ｈ ｃ ａ ｅ ｔ ｅ ｉｂ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｌｏ ｂ ｏｔ ｎ ｔ ｃ ｏ ｌｓ ａ ｔａ ｃ ｕｒ ｔ ｎｔａ ｌｇ ｍｅ ． ｎａｌ ｏ ｅ ｉｕｌｒｔ ｓｓ ｓ ｏ ｔ ｔｔ ｅ ｒ ｓ ｎｔｄ ｈ ｗ ｈａ ｈ ｐ ｅ ｅ ｅ ｍｅｈｏ ｉ ｔ ｉ ｐ ｐｅ ｉ ａ ｌｃ ｂ ｅ ｏ ｔ ｄ ｎ ｈ ｓ ａ ｒ ｓ ｐｐ ｉａ ｌ ｔ ＳＩ ａ ｔ—ｏ ｋ ｎ ｎｔａ ｆｎ ａ ｉｎ ｎｔ ｖ ｎ ｎ ｒ ａ ｇ ＮＳ ｎ ｉｒ ｃ ｉ ｇ ｉ ｉｉｌ ｉ ｅ ｌｇ ｍｅ ｅ ｅ ｕ ｄｅ ｌｒ ｅ ｍ ｉａｉｎｍｅ ｔａ ｇｅｓ ｓ ｌｇ ｎ ｎ ｌ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ： Ｓ ｒ ｐ ｏ ｎ ｒｉｌｎａ ｉ ａｉｎ ｓ ｓｅ ；Ｉ ｉｉｌａｉ ｎ ｎｔ Ａｎｉｒ ｃ ｉ ｉｔ ｒ ａ ｅ；Ｖｅ ｃ ａ ｅ ｔ ｄ ｔａ ｄ ｗｎ ｉ ｅ ｔａ ｖ ｇ ｔ ｙ ｔ ｍ ｏ ｎｔａ ｌｇ ｍｅ ； ｔ—ｏ ｋｎｇ ｄ ｓｕ ｂ ｎｃ ｈｉｕｌｒｔｓｓ
ＤＯＩ ０ ３ ７ ／ ． ｓｎ １ ０ — ３ ８ ２ １ ０ ． ０ ：１ ． ８ ３ ｉ ｉｓ ． ０ ０ １ ２ ． ０１ ． ７ ０ ８
Ｓ ＮＳ Ａ ｎ ｉＲｏ ｋ ｎ ｓ ｕｒ ａ ｅ Ｉ ｔａ ｉ ｎ ｅ ｔＢａ ｅ ｎ Ｉ ｔ－ ｃ ｉ ｇ Ｄｉｔ ｂ ｎｃ ｎｉｉ ｌＡｌｇ ｍ ｎ ｓ ｄ ｏ Ｆｒ ｑｕ ｎｃ ｏ ａ ｎ Ｉ ｏ ａ ｉ ｎ Ｏｐｅ ａ ｏ ｅ ｅ ｙ Ｄ ｍ ｉ ｓ ｌ ｔｏ ｒｔｒ
矢 量 实 施 同步 滤 波 ， 它 们 都 能 顺 利 通 过 ， 使 在 滤 波 器 输 出没 有 稳 定 的情 况 下 也 可 给 出 可 靠 的 初 始 对 准 结 果 ， 使 即 从 而 实 现 快 速 精 确 初 始 对 准 。 车 载试 验 验 证 表 明 所 提 算 法 可 直 接 用 于 ＳＮ ＩＳ抗 晃 动干 扰 精 对 准 。 关 键 词 ：捷 联 惯 导 系 统 ； 始 对 准 ；抗 晃 动 干 扰 ；车载 试 验 初 中 图分 类 号 ：Ｖ ４ ． ２９３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —３ ８ ２ １ ）７１８ －５ ００ １２ （０ １０ — ６０ ４
对准 的速度 和精度 。最 后进行试验 验证 ， 结果 表明基 于惯性 系参 考的对准法结 合无 限冲击响应 （Ｉ 滤波 Ｉ Ｒ）
算 子可直接 用于 ＳＮ ＩＳ抗晃 动干扰精对 准 。
１ 惯 性 参 考 系初 始 对 准 基 本 算 法
若 在初 始对 准过 程 中选 取 两个 不 同时 刻 ｔ： ｔ ｔ 和 ＝ｔ， 则可 通过 如下 方式构 造 ｃ 矩 阵
ｉ ｎｅｔａ ｒｆｒ ｎｃ ｆａ ｅ ｎｄ ｈ ￣ｅ ｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｆ ｒ ｃ ｉ ｇ ｉｔ ｂ ｎ ｅ ｒ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｉ ｒｉｌ ｅ ｅ ｅ ｅ ｒｍ ａ ｔｅ ｑｕ ｎ ｙ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｏ ｏ ｋ ｎ ｄ ｓｕｒ ａ ｃ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｄ， ｔ ｅ ｔ ｅ ｏｎ ｅ ｔ ｆ ｈ ｎ ｈ ｃ ｃ ｐ ｏ
扰角 速率 远 大于地 球 自转 角 速 率 ， 法 从 陀 螺 测量 无
献 ［ ］ 该 方 法 作 了 详 细 推导 ， 法 有 效 隔 离 了角 ７对 算
收稿 日期 ：０００ —８ 修 回 日期 ：０ ０１ －６ ２ １ －６２ ； ２ １ ．００
第 ７期
严 恭 敏 等 ： 于 频域 分 离 算 子 的 ＳＮ 基 Ｉ Ｓ抗 晃 动 干 扰 初 始 对 准 算 法
Ｙ Ｎ Ｇ ｎ — ｉ ， Ａ ｉｎ ， Ａ ｏｇｒ ｎ Ｂ Ｉ ａ ｇ ＷＥ Ｇ Ｊｎ Ｑ Ｎ Ｙ ｎ — ａ ａ Ｌ Ｎ ｕ ， Ｉ ｏ ｇｙ ｎ ｕ
（ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｔｍａ ｏ ｏ ｔ ｌ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｈ ｉａ Ｕ ｉｅｓ ｙ ｉ ａ １０ ２， ｈｎ ） Ｄｐｒ ｍｅ ｔ ｏ ｔ ｎＣ ｎｒ ， ｏｔ ｅ ｔ ｎＰ ｌ ｅ ｎｃｌ ｎｖ ｒｉ ，Ｘ ’ ｎ７ ０ ７ Ｃ ｉａ ｏ Ａｕ ｉ ｏ ｈ ｅ ｙｃ ｔ
１８ ４７
晃 动干 扰 的影响 ， 使 用积 分 运 算 降 低 线 晃 动 干扰 并
加速 度误 差 ， 真 和 舰船 系泊 试 验 表 明该 算 法 非 常 仿
阵 ） 则 通 过式 （ ）可实 现惯 性参考 系下 角晃 动干 扰 ， ３
的实 时跟 踪 。 因此 ， 式 （ ）中求 解 ｃｏ ｔ 和 Ｃ ｔ 在 １ ７ ） （ （） 相 对 比较容 易 ， 主要 难 点 在 于确 定 两 惯 性 坐标 系 而
Ｌａ ｅａ ｈｅｉ ｔｇ ａ ｅｈ ｄ ａ ｅ ａ ｏ ｔ ｄ ｔ ｕ ｐｒｓ ｉ ｅ ｒｒ ｃ ｎｇｅ ｒ ｒ ｍ ｎｄ ｔ ｎ ｅ ｒ ｌｍ ｔ ｏ ｒ ｄ ｐ ｅ ｏ ｓ ｐ ｅ ｓｌｎ ａ ｏ ｋｉ ｒｏ ｓ，ｂ ｔｗｉｈ ｌｍｉｅ ｏｅ ． Ｇｒ ｖ ｔ ｅ ｔ ｒｅ ｐｒｓ ｅ ｕ ｔ ｉ ｔ ｄ ｒ ｌｓ ａ ｉｙ ｖ ｃｏ ｘ ｅ ｓ ｄ
￣ ｑ ｅ ｅ ｏ ｉ ｓｌｔ ｎ ｏ ｅａｏ ｓｉｔ ｄ ｃ ｄ ｅ ｕ ｎ ｙ ｄ ｍａｎｉｏａｉ ｐ ｒｔｒｉ ｎｒ ｕ ｅ ．Ｅｓ ｅｉｌ ｅ ｎｉｆ ｉ ｍｐ ｌｅｒｓ ｏ ｓ （Ｉ ｏ ｏ ｐ ｃａｌ ｗｈ ｎａ ｎ ｎｔ ｉ ｕｓ ｅｐ ｎ ｅ ＩＲ）ｆｔｒ ｇｏ ｅａｏ ｉ ｙ ｉ ｅ ｉｅｉ ｐ ｒｔｒｗ ｔ ｌ ｎ ｈ
Ａｂ ｔａ ｔＩ ｏ ｎｔ ｌａｉｎ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｔａ ｄ ｗ ｎ ｒａ ａ ｉａｉｎ ｓｓ ｍ（ Ｉ Ｓ），ａ ｎ ｒ ａ ｒｆｒｎ ｅ ｓｒ ｃ ：ｎ ｓｍｅｉｉａ ｌ ｍｅ ｔ ｐｉ ｔ ｓｆｒｓ ｐ ｏ ｎ ｉｅｔ ｌｎ ｖｇｔ ｙｔ Ｓ Ｎ ｉ ｇ ａ ｃ ｏ ｒ ｉ ｏ ｅ ｎｉｅｔ ｌ ｅｅｅ ｃ ｉ
严 恭 敏 ， 白 亮 ，翁 浚 ，秦 永 元
（ 西北 工 业 大学 自动化 学 院 ，西 安 ７ ０ ７ ） １０ ２
摘
要 ：在 基 于惯 性 参 考 系 的 捷 联 惯 导 系 统 （ Ｉ Ｓ 初 始 对 准 算 法 中 ， 用 一 次 积 分 抑 制 线 晃 动 干 扰 作 用 有 ＳＮ ） 使
子 的概念 ， 利用 它抑 制线 晃 动干 扰 的影 响 ， 提高 初始
ｃ： ｔ （） ＝ｇ （） ｔ Ｌ 成立 ， 它投 影至 ｉ 将 ∞系得
Ｆ 。 ｔ ＝ ｃ （） （） Ｇ ｔ （） ５
其 中
Ｆ 。 ｔ ＝一ｃ ｔ （） Ｇ （） ＝ ｃ （） （ ） （） ｔ ， ｔ ｔｇ
捷联 惯 导 系 统 （ Ｉ Ｓ 在 执 行 导 航 任 务 之 前 必 ＳＮ ）
须进 行初 始对 准 ， 般 将 初始 对 准 划 分 为 粗 对 准 和 一
精对 准先 后两 个 过程 ， 统解 析 粗 对 准 方 法抗 晃 动 传 干扰 能力 差 ， 至 失 效 … ， 根 本 原 因 在 于 晃 动 干 甚 其
第 ３ ２卷 第 ７期
２１ ０ １年 ７月
宇 航 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｔ ｎ ｕ ｉｓ ｏ ｒ ａ ｆ Ａｓｒ ａ ｔ ｏ ｃ
Ｖｏ． ２ １３ Ｎ０ ７
．
Ｊ ｌ ｕｙ
２ １ ０１
基 于 频域 分 离算 子 的 ＳＮ ＩＳ抗 晃 动 干 扰初 始 对 准 算 法
限 。通 过 分 析 惯 性 系 重 力 矢 量 和晃 动 干 扰加 速度 的 频 率 特 点 ， 入 频 率 分 离 算 子 概 念 ， 别 是 使 用 频 率 特 性 精 心 引 特
设 计 的 无 限 冲击 响应 （Ｉ ） 波 算 子 时 ， Ｉ 滤 Ｒ 能够 有 效 抑 制 线 晃 动 干 扰 ， 时对 反 映 重 力 信 息 的 比力 和 惯 性 系 重 力 参 考 同