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航空长航时惯导系统定位精度评估方法研究
摘要
针对航空长航时惯导系统定位精度评估的需求，本文提出了一种基于统计学方法的评估方法。该方法通过对惯导系统输出数据进行采样、分析，得到系统的定位误差和误差分布，进而得到系统的定位精度。为了验证该方法的可行性，本文基于模拟数据和实验数据，进行了评估实验。实验结果表明，该方法能够准确地评估航空长航时惯导系统的定位精度。
关键词：航空长航时，惯导系统，定位精度，评估方法，统计学方法
Abstract
Inordertoevaluatethepositioningaccuracyoftheinertialnavigationsystemforlong-haulaviation,thispaperproposesastatisticalmethodbasedevaluationmethod.Thismethodsamplesandanalyzestheoutputdataoftheinertialnavigationsystemtoobtainthepositioningerroranderrordistributionofthesystem,andthenobtainsthepositioningaccuracyofthesystem.Toverifythefeasibilityofthismethod,evaluationexperimentswereconductedbasedonsimulateddataandexperimentaldata.Theexperimentalresultsshowthatthismethodcanaccuratelyevaluatethepositioningaccuracyoftheinertialnavigationsystemforlong-haulaviation.
Keywords:Long-haulaviation,inertialnavigationsystem,positioningaccuracy,evaluationmethod,statisticalmethod
1.引言
航空长航时惯导系统是指用于实现飞行器长时间航行定位的惯性导航系统，其定位精度对于飞行安全和航线规划均具有重要意义。因此，评估航空长航时惯导系统的定位精度显得尤为重要。目前，评估惯导系统定位精度的方法主要有两种：一种是基于仿真数据的评估方法，另一种是基于实验数据的评估方法。但是，这些方法都存在一定的局限性，且难以应用于实际工程中。因此，本文提出了一种基于统计学方法的评估方法，旨在解决现有方法存在的问题。
2.相关理论
2.1惯性导航系统的定位原理
惯性导航系统是通过测量飞行器在三个不同方向上的加速度和角速度来确定其位置和速度的一种导航系统。传统的惯性导航系统由加速计和陀螺仪组成，其中，加速计测量加速度，陀螺仪测量角速度。利用加速计和陀螺仪的输出数据，通过积分计算飞行器的速度和位置。但是，由于传感器本身存在误差和漂移，惯性导航系统的定位精度会随着积分时间的增加而降低。因此，需要通过定期校准和误差补偿来提高系统的定位精度。
2.2统计学方法
统计学方法是一种基于概率和统计理论的方法，用于对样本数据进行分析和推断。在实际应用中，统计学方法常用于对数据进行处理和分析，帮助人们优化决策和预测未来趋势。其中，常见的统计学方法包括假设检验、方差分析、回归分析和贝叶斯分析等。
3.评估方法
本文提出的航空长航时惯导系统定位精度评估方法基于统计学方法，具体步骤如下：
（1）采集惯导系统输出数据；
（2）对输出数据进行处理，得到相邻时刻间的定位误差，假设误差呈正态分布；
（3）对误差分布进行分析，得到误差的方差和标准差；
（4）以标准差为基础，计算系统的定位精度。
3.1数据采集
为了获取惯导系统的输出数据，需要在实际飞行中采集。采集的数据包括加速度计和陀螺仪输出值、飞行器的速度和位置信息等。采集数据的难点在于降低传感器误差和漂移的影响，从而提高采集数据的精度。
3.2计算定位误差
在采集到的惯导系统输出数据中，相邻时刻间的定位误差多为小值，且分布大致呈正态分布。因此，可通过对这些误差进行采样并滤波，得到其误差分布。具体而言，可以利用卡尔曼滤波器或者其它滤波器对采集的数据进行滤波处理，从而得到相邻时刻间的位置偏差。
3.3分析误差分布
得到相邻时刻间的定位误差之后，需要对其误差分布进行分析，得到误差方差和标准差。其中，误差方差是误差分布的二阶中心矩，可以反映误差分布的离散程度，标准差是误差分布的一阶中心矩，可以反映误差分布的均值。
3.4计算定位精度
以标准差为基础，计算系统的定位精度。具体而言，通过将系统输出误差的标准差除以相应的时间来计算系统的定位精度。例如，若误差标准差为10米，时