基于虛擬螺旋運動坐標系的捷聯(lián)慣導速度算法研究.pdf

1、捷聯(lián)速度算法作為整個捷聯(lián)導航算法至關重要的部分，它不僅要給出載體在平臺坐標系（即導航坐標系）各坐標軸上的速度值，而且作為位置算法的輸入，需要進一步的解算得到載體定位信息，還要參與牽連角速度計算，保證“數(shù)學平臺”的精確更新?，F(xiàn)今，捷聯(lián)速度算法主要是應用劃船補償算法，但是該算法卻有兩種缺點沒有被考慮到: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）進行的，這種環(huán)境不具備完整的適用性，進而在現(xiàn)實環(huán)境下將失去其最優(yōu)性;現(xiàn)有速度算法在設

2、計時認為IMU（慣性測量組件）和預處理濾波器的傳遞函數(shù)為理想情況（不引起信號畸變），使用的信號輸入是載體運動參量，并沒有考慮工程中IMU和預處理濾波器的傳遞函數(shù)不理想對于速度算法精度的影響。
　　本文將打破現(xiàn)有算法的設計思路，擬構造虛擬螺旋運動坐標系，它在慣性空間中與載體角速度和比力固聯(lián)在一起運動，并在該坐標系上整體考慮比力矢量積分項。由于比力矢量與虛擬螺旋運動坐標系固聯(lián)在一起，其在虛擬螺旋運動坐標系上投影將為恒定量;而且，虛擬螺

3、旋運動坐標系相對參考系的角速度的轉動要遠小于載體坐標系，即求解虛擬螺旋運動坐標系轉動方向余弦陣比照現(xiàn)有算法，不可交換性誤差會大幅減小。首先在典型單螺旋運動環(huán)境中，設計基于定常單螺旋運動坐標系的速度算法，由于虛擬螺旋運動坐標系相對參考系的角速度保持恒定，我們預期可實現(xiàn)該算法無誤差的速度解算;然后在典型單螺旋環(huán)境（包含有典型劃船環(huán)境）的基礎上，設計時變螺旋運動環(huán)境，包括時變單螺旋運動環(huán)境和雙螺旋運動環(huán)境，它們不僅考慮載體角速度和比力矢量的旋

4、轉，時變單螺旋運動環(huán)境還認為它們旋轉角速度大小隨時間變化，雙螺旋運動環(huán)境則考慮到它們旋轉角速度方向的改變，該兩種時變螺旋環(huán)境是較典型螺旋環(huán)境更具有普遍適用性的測試輸入環(huán)境，期望解決現(xiàn)有典型劃船環(huán)境對于算法優(yōu)化缺乏普適性的問題;最后考慮IMU和預處理濾波器的傳遞函數(shù)幅頻、相頻特性對于IMU輸出信號的影響，得到測試輸入環(huán)境中相應的IMU輸出信號，再以此為算法輸入來進行設計工作。這將避免算法設計忽略傳遞函數(shù)幅頻、相頻特性不理想而導致的速度誤差