摘要：從工程實用和維護的角度出發(fā)。提出一種針對于車載組合導航系統(tǒng)的在線標定算法。該算法使用卡爾曼濾波作為估計工具，通過趨于一般運動狀態(tài)的路徑設計對待標定的誤差項進行有效激勵。仿真卡爾曼濾波結(jié)果表明，該算法使得待標定的各誤差項根據(jù)車行軌跡在較短的時間內(nèi)逐步收斂，實現(xiàn)在一般跑車實驗中不拆卸慣性器件而達到標定的目的。這種在線標定的處理方法在實際使用和維護具有極大便利。
關鍵詞：組合導航系統(tǒng)；在線標定；卡爾曼濾波；路徑設計；激勵

對于激光陀螺捷聯(lián)式組合導航系統(tǒng)，影響系統(tǒng)精度的主要誤差源有：慣性器件的刻度系數(shù)誤差、零位誤差及軸安裝不對準角等。為了確保系統(tǒng)的對準和導航精度，必須利用精密轉(zhuǎn)臺對以上誤差源進行精確標定。并通過系統(tǒng)軟件加以補償。
一般情況下，在完成系統(tǒng)標定后，若不對陀螺、加速度計進行重新拆裝，則陀螺和加速度計的安裝偏角基本保持不變。但陀螺漂移和加速度計零位卻存在逐次啟動不重復性誤差，尤其是經(jīng)過較長時間后，相對于標定值將產(chǎn)生很大差異，使系統(tǒng)無法滿足對準、導航精度要求。為了解決這個問題，通常每隔幾個月將慣導系統(tǒng)從運載體上拆卸下來，并安裝到轉(zhuǎn)臺上，重新標定陀螺漂移和加計零位以改善系統(tǒng)性能。顯然，這種處理方法在實際使用和維護中比較繁瑣。
為改善這種狀況并且達到延長定期標定周期的目的，提出組合導航系統(tǒng)相關誤差項在線標定算法。該算法依據(jù)GPS高精度的位置、速度信息和捷聯(lián)系統(tǒng)本身導航輸出結(jié)果之間的差異，以捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的位置速度解算作為濾波器的觀測量，將慣導系統(tǒng)的基本誤差項與加計的零偏、刻度因子誤差以及陀螺的常值漂移誤差作為狀態(tài)量，認為GPS定位誤差是零均值的白噪聲，通過相應的估計方法估算捷聯(lián)慣導系統(tǒng)誤差和器件誤差，從而實現(xiàn)對組合導航系統(tǒng)常值誤差項的補償。

1 在線標定算法
1．1 坐標系定義
本文定義i系為地心慣性坐標系，e系為地球坐標系，n系為導航坐標系即東-北-天坐標系，b系為載體坐標系即右-前-上坐標系。
1．2 卡爾曼濾波器的設計
對于車載組合導航系統(tǒng)，在定期標定周期內(nèi)認為系統(tǒng)的安裝誤差不發(fā)生變化，標定的主要對象是慣性器件刻度系數(shù)誤差及常值誤差項。
因此這里的卡爾曼濾波選取系統(tǒng)誤差項以及陀螺、加計常值誤差和加計的刻度系數(shù)誤差作為濾波狀態(tài)量，共14維。

2 仿真驗證及分析
2．1 路徑設計
對所設計的SINS／GPS濾波器進行1 200 s仿真，具體路徑描述如下：0～100 s，車體靜止，位置為(108．9l，34．245)；10l～310 s，車體向北加速到10 m／s。載體軸向加速度為1m／s2，并以10 m／s的速度北向運動到310 s，此時的位置為(108．91，34．265)；311～500 s，車體從311 s開始向東轉(zhuǎn)彎，同時東向開始加速到10m／s，載體軸向加速度為l m／s2，北向速度減為0，車體以10 m／s的速度東向運動到500 s；501～l 200 s，車體從501 s開始向北轉(zhuǎn)彎，同時北向開始加速到10 m／s，載體軸向加速度為l m／s2，東向速度減為零，車體以10m／s的速度北向運動到1 200 s。