惯性导航原理(十)-INS 算法简介

INS 算法

一种典型的INS机械编排框图

对上述算法流程进行简单讲述：
1.加速度计所在流程，可看作是主干；其测得的是b系下的比力，不能直接将其积分，那样没有意义，因此需要投影；这时就需要姿态矩阵，而由姿态角可得姿态阵，因此就需要陀螺给提供这一数值，将量由b系转换到n系；
2.当将比力投影到n系之后，还需要扣除重力加速度，这样我们就会得到一个纯正的运动加速度；实际上，还存在哥氏加速度，与重力加速度统称为有害加速度，我们需要把有害加速度都补偿掉
3.陀螺测的是b系相对于i系(惯性坐标系)的角速度，且是投影到b系上的；
4.下图为求得n系相对于n系得角速度在n系下得投影得公式，可以理解一下
(1)等式右边第一项，只要知道当地纬度就可求得，也就是地球自转在当地的北、东、垂向的投影
(2)等式右边第二项，这一项为牵连角速度，上面章节介绍过

5.算法图中的详细介绍，后续章节我们会介绍

INS测量

在使用惯导系统做测量应用之前

1. 认真阅读设备使用手册
2. 测试标定惯导系统, 估计出加速度计和陀螺仪的零偏和比例
   因子误差的确定性部分，并加以补偿
3. 采集长时间的设备数据, 用来估计加速度计和陀螺的随机误
   差特性(例如，白噪声、零偏的一阶Gauss-Markov过程参数)
4. 根据陀螺的噪声参数（ARW）估算所需初始对准的时长（考
   虑现实可行性）, 以保证初始对准的航向角精度

做动态测试来演练并考核系统性能

1. 验证导航算法实现的正确性, 精调算法参数, 预估辅助信息更
   新所需要的频率来保障一定的测量精度.
2. 需要一个好的参考轨迹(参考真值，通常是GPS).
3. 测试轨迹通常是富含典型动态信息的“L”或“S”形轨迹.

典型的正式测试任务

外业

1. 静态模式下5-15分钟初始对准
2. INS初始化(初始化速度和位置)
3. （初始动态以便组合导航算法收敛）也就是加加速，左拐右拐等机动
4. 定期进行零速修正(ZUPT) 或坐标修正(CUPT)
5. （结束前动态改善反向平滑算法效果）也就是加加速，左拐右拐等机动
6. 结束前静止1-2分钟(可以与初始静止的数据进行对比分析)

内业

7. 用惯导算法和Kalman 滤波进行数据处理（实时或事后）
8. 反向平滑处理（事后）
9. 结果显示、检查和输出