惯导系统的基本问题 (哈工大导航原理、惯性技术课件).ppt

惯导系统的基本问题(哈工大导航原理、惯性技术课件)

outline惯性导航基本概念加速度计的测量–比力惯导系统的误差地球表面导航情况下的加速度分解2

1.0*基本概念简化例子:安装了惯导平台的载体在地球的表面运动NEANAE对加速度分量进行积分(integration)得到速度分量3

1.2计算位置NEANAE对速度分量进一步积分得到位置参数---纬度(latitude)φ和经度(longitude)λ4

NEANAE1.2系统组成一个基本的惯性导航系统包括:加速度计稳定平台--模拟导航坐标系积分器初始对准5

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2.1*比力一个最基本的加速度-----升降机内的弹簧和敏感质量m.作用在敏感质量上的外力并不都是通过弹簧传递给它的,例外就是万有引力.为了根据弹簧的形变得到敏感质量真实的加速度,必须知道万有引力的大小.在已经知道万有引力的情况下,导致弹簧产生形变的力为:7

2.1*比力对于单位质量:取向上为正方向,则实际应用中,也经常说加速度计是用来测量加速度,在这种情况下相当于把万有引力加速度g看成是一个向上的加速度.8

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3.0单轴导航系统简化的单轴导航X,Y,Z--当地地理坐标系Xp,Yp,Zp--平台坐标系platformaxisgyroaccelerometerdisp10

3.1*元件误差:加速度计各种类型的误差源影响着导航的精度1．器件误差加速度计----当比力fa作用于加速度计的敏感轴时,加速度计实际的输出可表示为其中Ka和ΔAN加速度计的标度系数误差和偏置误差.fa是施加在加速度计的敏感轴上的比力11

3.2*陀螺误差和初始误差陀螺仪----如果平台的指令角速度为ωc,它的实际转动角速度为:Kg--陀螺仪的比力系数误差ε--陀螺仪的漂移误差这些误差导致平台和当地水平面之间出现失准角α.2．初始条件误差导航计算机所采用的和载体的初始运动状态参数相关的误差12

computer3.3*方框图platform13

3.4误差方程令,并忽略二阶小量，可以得到因此记——舒勒调谐频率14

3.5误差分类求解上述误差微分方程,并假设在远远小于84.4分钟的时间间隔T内,存在一个常值加速度γ,则误差源的分类:1.有界(bounded)误差,前5项2.无界(unbounded)误差,后2项15

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4.1加速度分解:东北天坐标系的旋转引力补偿后，加速度计的输出反映了载体的绝对加速度.但在实际导航中,载体相对地球表面的加速度(表示在地理坐标系中)往往是我们更关心的.需要从载体的绝对加速度中去除掉牵连加速度和苛氏加速度分量.地球的自转角速度表示在地理坐标系中:17

4.1*加速度分解:东北天坐标系的旋转当载体P在地球表面移动,地理坐标系ENζ相对惯性空间的角速度分量为：各项的物理意义18

4.2加速度分解:绝对加速度苛氏定律如果选取地球坐标系为动坐标系，则如果选取地理坐标系作为动坐标系,则载体的绝对加速度和万有引力加速度共同决定了载体的平台上加速度计的输出.加速度计敏感到的比力：19

4.3加速度分解:比力和相对加速度对上述两种动坐标系情形,比力分别表示为:已经包含在重力加速度g当中,上述方程可以简化为因为20

4.4加速度分解:分量表示式如果选取惯性坐标系为导航坐标系(由平台模拟),则导航坐标系的上述三种情况涵盖了绝大部分导航问题绝对加速度的分量表达式:只考虑惯导平台跟踪地理坐标系的情形21

4.4加速度分解:分量表示式其中22

4.4加速度分解:分量表示式因此可以写成对于地球表面附近的导航,垂直速度分量经常可以忽略,因此23

4.4加速度分解:简化的分量表示式忽略垂直速度分量经常,得：记加速度计输出包括:位移加速度重力加速度苛氏加速度位移向心加速度detrimentalaccelerationsAB24

4.4*加速度分解:简化的分量表示式在惯导系统中，重力加速度g经常被看作是向上为正的.25

附录:当选取地理坐标系为导航坐标系先取地球坐标系为动坐标