北航卡尔曼滤波课程-捷联惯导静基座初始对准实验-1推荐文档.docx

卡尔曼滤波实验报告

捷联惯导静基座初始对准实验
一、实验目的
①掌握捷联惯导的构成和基本工作原理；
②掌握捷联惯导静基座对准的基本工作原理；
③了解捷联惯导静基座对准时的每个系统状态的可观测性；
④了解双位置对准时系统状态的可观测性的变化。
二、实验原理
选取状态变量为：，其中导航坐标系选为东北天坐标系，为东向速度误差，为北向速度误差，为东向姿态误差角，为北向姿态误差角，为天向姿态误差角，为东向加速度偏置，为北向加速度偏置，为东向陀螺漂移，为北向陀螺漂移，为天向陀螺漂移。则系统的状态模型为：
(1)
其中，，为零均值高斯白噪声，分别为加速度计误差和陀螺漂移的噪声成分，为地球自转角速度，为姿态矩阵中的元素，为当地纬度。
量测量选取两个水平速度误差：，则量测方程为：
(2)
即
其中，为量测矩阵，为量测方程的随机噪声状态矢量，为零均值高斯白噪声。
要利用基本卡尔曼滤波方程进行状态估计，需要将状态方程和量测方程进行离散化。
系统转移矩阵为：
(3)
其中，为采样间隔。
量测矩阵为：
(4)
所以经过离散化，系统的数学模型为：
(5)
其中，系统噪声驱动阵。
有了状态方程和量测方程，可以采用以下滤波方程进行卡尔曼滤波：
(6)
滤波方程中所用的量测值——速度误差，可由捷联惯导采用角增量法解算。
三、静基座初始对准流程

图1静基座初始对准流程图
四、实验结果及分析
4.1仿真数据单位置初始对准
仿真条件：
陀螺常值漂移:0.02°/h；
陀螺随机漂移:0.01°//h；
加速度计常值偏置:100ug；
加速度计随机误差:50ug；
初始失准角ΨN，ΨE，ΨD:1°
惯导所处位置的地理纬度：L=45°
仿真结果：

图2仿真数据单位置初始对准结果
4.2真实数据双位置初始对准
仿真条件：采样频率：100Hz
陀螺常值漂移:0.01度/每小时
陀螺随机漂移：0.01度/每小时
加速度计常值偏置：50ug
加计随机误差：50ug
初始位置：纬度：39.97912经度：116.34681高度：100.38米
对准结果：

图3真实数据双位置初始对准结果