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多表冗余惯导数据融合算法及在自对准中的应用

郭建刚 陈鹏 郑伟

郭建刚, 陈鹏, 郑伟等 . 多表冗余惯导数据融合算法及在自对准中的应用[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(12): 2211-2216. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0604
引用本文: 郭建刚, 陈鹏, 郑伟等 . 多表冗余惯导数据融合算法及在自对准中的应用[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(12): 2211-2216. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0604
GUO Jiangang, CHEN Peng, ZHENG Weiet al. Data fusion algorithm of multi-sensor redundant inertial navigation and its application in self-alignment[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(12): 2211-2216. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0604(in Chinese)
Citation: GUO Jiangang, CHEN Peng, ZHENG Weiet al. Data fusion algorithm of multi-sensor redundant inertial navigation and its application in self-alignment[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(12): 2211-2216. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0604(in Chinese)

多表冗余惯导数据融合算法及在自对准中的应用

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0604
基金项目: 

国家自然科学基金 0901010517001

详细信息
    作者简介:

    郭建刚  男, 博士研究生, 高级工程师。主要研究方向:飞行动力学与控制

    郑伟  男, 博士, 教授,博士生导师。主要研究方向:飞行动力学与控制

    通讯作者:

    郑伟, E-mail: zhengwei@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: V249.3

Data fusion algorithm of multi-sensor redundant inertial navigation and its application in self-alignment

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 0901010517001

More Information
  • 摘要:

    针对多表冗余惯导系统的自对准问题,基于某型三正交两斜置冗余的十表惯导系统,对仪表数据融合算法进行了研究。通过分析和仿真验证了最小二乘估计的数据融合算法在提高系统自对准精度中的有效性,并在静态对准试验的基础上,构造了基于仪表零偏稳定性的加权矩阵。试验结果表明:相较于只使用正交仪表的数据,数据融合可以有效提高系统自对准精度,使斜置冗余仪表的数据得到充分利用,改进算法精度比马尔可夫估计有所提高。

     

  • 图 1  惯性仪表安装定向示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of inertial instrument installation orientation

    图 2  激光陀螺捷联惯导自对准试验

    Figure 2.  Self-alignment experiment of LSINS

    表  1  偏航角误差的Monte Carlo仿真结果对比

    Table  1.   Comparison of Monte Carlo simulation results of yaw angle error

    序号 噪声标准差 三表解算 五表数据融合 比值
    均值/(10-5(°)) 方差/(10-4(°)) 均值/(10-5(°)) 方差/(10-4(°)) 均值 方差
    1组 σg=0.03 σa=0.001 1.21 0.095 1.12 0.079 0.93 0.83
    2组 σg=0.06 σa=0.002 2.39 0.18 1.83 0.15 0.77 0.83
    3组 σg=0.09 σa=0.003 3.47 0.27 3.30 0.24 0.95 0.89
    4组 σg=0.12 σa=0.004 4.79 0.36 4.37 0.32 0.91 0.89
    均值 0.89 0.86
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    表  2  偏航角自对准结果对比

    Table  2.   Self-alignment result comparison of yaw angles

    序号 偏航角/(′)
    三表解算 五表数据融合
    1 -7.5 -4.4
    2 1.5 0.9
    3 -3.9 -5.8
    4 -2.1 -3.9
    5 -5.7 -3.7
    6 -7.5 -5.8
    7 -0.3 -0.3
    8 -0.3 -1.4
    9 -0.2 -2.1
    10 -2.1 0.1
    11 -2.1 -3.6
    12 -3.9 1.0
    标准差 2.8 2.4
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    表  3  仪表 20 ms脉冲增量输出

    Table  3.   Incremental pulse output of sensors with 20 ms interval

    序号 Ax Ay Az As At Gx Gy Gz Gs Gt
    1 0 0 49 -21 -23 0 0 0 0 0
    2 0 -1 48 -21 -23 0 0 0 0 0
    3 0 0 49 -21 -23 0 0 0 0 0
    4 0 0 49 -20 -23 0 0 0 0 0
    5 0 0 48 -21 -23 0 0 0 0 0
    6 0 0 48 -21 -24 0 1 1 0 0
    7 0 0 49 -21 -22 0 0 0 0 0
    8 0 0 49 -21 -23 0 0 0 0 0
    9 0 0 48 -21 -23 0 0 0 0 0
    10 0 0 49 -21 -23 0 0 0 0 1
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    表  4  五表数据融合的偏航角自对准结果

    Table  4.   Self-alignment results of yaw angles by data fusion of five instruments

    序号 偏航角/(′)
    1 -4.3
    2 1.0
    3 -4.6
    4 -3.0
    5 -3.4
    6 -5.1
    7 -0.1
    8 -0.9
    9 -1.5
    10 -0.2
    11 -2.7
    12 0.2
    标准差 2.1
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-26
  • 录用日期:  2019-12-06
  • 网络出版日期:  2020-12-20

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