利用差分GPS信息对陀螺仪工具误差系数进行分离的研究VIP免费

利用差分GPS信息对陀螺仪工具误差系数进行分离的研究苏国华1,鲜勇1,崔萍2（1.第二炮兵工程学院，陕西西安710025；2.96261部队，河南灵宝472500）摘要：本文以差分GPS所测高精度数据为测量基准，对分离陀螺仪工具误差系数进行了研究。分析了陀螺仪工具误差对惯导系统导航精度的影响，建立了陀螺仪工具误差系数分离模型。最后使用卡尔曼滤波对陀螺仪工具误差系数进行了估计。仿真结果表明，以分离后的工具误差系数对陀螺仪输出值进行误差补偿，能够弥补惯导系统导航误差随时间累积的缺点，有效提高惯性系统的自主导航能力。关键词：差分GPS，陀螺仪，工具误差系数，卡尔曼滤波中图分类号：P228.4文献标识码：AResearchonSeparationofGyroscopeToolErrorCoefficientBasedonDGPSInformationSU-Guohua1,XIAN-Yong1，CUI-Ping2(1.TheSecondArtilleryEngineeringCollegexi’an7100252.96261forcesLingBao472500)Abstract:TheaccuratedatagainedbyDGPSaretakenasmeasurementdatum,separatinggyroscopetoolerrorcoefficientwasstudied.gyroscopetoolerror’seffectonInertialSystem’snavigationaccuracywasanalyzed,andtheseparatingmodelofgyroscopetoolerrorcoefficientwasestablished.Finally,usedKalmanfiltertoestimategyroscopetoolerrorcoefficient.Thesimulationresultsindicatethatusedseparatedtoolerrorcoefficienttocompensategyroscopeoutputcanovercometheshortcomingsthattheinertiasystemnavigationerroraccumulatedwiththetime,andimproveautonomousnavigationcapabilitiesofinertiasystemgreatly.Keywords:DGPS,Gyroscope,ToolErrorCoefficient,KalmanFilter;1引言目前，巡航导弹主要采用GPS/INS/TAN组合导航系统进行导航。而巡航弹在海洋，平原等无明显地形特征上空飞行时，只能依靠GPS对惯导误差进行校正。传统的GPS/INS组合只对当前时刻的惯导输出值(速度和位置偏差)进行校正，当GPS信号丢失时，则无法对惯导系统导航误差进行校正，惯导系统导航误差随时间累积，这对于长时间飞行的巡航导弹是致命的缺陷。差分技术可实用性强，操作方便，已在飞机场着落等高精度领域得到了应用，能够对巡航导弹进行实时，动态的精确定位。为克服无GPS信号时惯导系统导航误差累积过大的弊端，本文利用高精度差分GPS信息对惯导系统工具误差系数进行分离，并以分离后的工具误差系数对惯导系统输出值进行误差补偿，提高巡航弹在无GPS信号情况下长时间飞行时的横向制导精度，增强了惯导系统的自主导航能力。2陀螺仪工具误差系数分离模型的建立提高导弹精度可以采取多种途径，一种花费代价小、见效快的提高导弹精度的措施就是误差补偿技术。而误差分离是误差补偿、提高导弹精度的一种技术途径。所谓误差补偿技术就是允许误差存在，旨在摸清误差产生和传播规律，然后利用硬件或软件的方法，将误差的影响减小以至消除，从而达到提高精度的目的。2.1陀螺仪的误差模型陀螺仪的简化误差模型如下：(1)式中：()为陀螺仪沿各轴的漂移误差分量；，，为陀螺仪零次项系数；，，为沿陀螺仪输入轴与视加速度成比例的一次项系数；()为视加速度沿陀螺仪各轴的分量；2.2陀螺仪工具误差系数分离模型由于陀螺仪漂移的存在，造成导航坐标系与平台坐标系之间存在夹角，平台坐标系到导航坐标系的转换矩阵为。而平台坐标系相对于导航坐标系的漂移全部由陀螺仪的漂移所决定[5]。当陀螺仪漂移量，，较小时，表达式如下：(2)沿导航坐标系的分量，，与沿平台坐标系的分量，，之间的转换关系为：(3)其中，导航坐标系的原点在导弹的重心，X轴为水平面内指向目标的方位，Z轴竖直向上，Y轴指向与X轴和Z轴形成右手系[8]。陀螺仪漂移误差引起的视加速度偏差为：即(4)将式(1)代入式(4)，则陀螺仪工具误差引起的视加速度偏差为：(5)由于位置偏差引起的引力加速度偏差相对于惯性器件引起的视加速度偏差很小，可以忽略不计。对式(5)从0时刻积分至时刻，得到在该飞行时间段内陀螺仪工具误差引起的速度偏差为：(6)设陀螺工具误差分离在巡航导弹直线平飞段，则巡航导弹近似匀速飞行，认为，代入式(6)后，可得到在平飞段内飞行时的速...