基于Kalman 濾波的慣導系統(tǒng)重力擾動阻尼抑制方法*

朱九鵬，李 安，覃方君，李冬毅

（海軍工程大學，武漢 430033）

0 引言

慣導系統(tǒng)作為全自主式的導航定位系統(tǒng)，可工作在空中、水面、水下等多種環(huán)境，并輸出姿態(tài)、速度、位置等導航信息。但是由于傳感器誤差的存在，使得長航時工作的慣導系統(tǒng)的誤差發(fā)散，進而影響導航的準確性。目前高精度的慣導系統(tǒng)的應用使得重力擾動的影響不能忽略。重力擾動包括垂線偏差和重力異常，重力異常在與姿態(tài)角誤差耦合后形成的等效誤差量級很小，仿真時通常忽略。而垂線偏差是實際重力在當?shù)氐乩硐迪屡c正常重力的夾角，造成東向、北向均存在擾動分量，稱為東向、北向重力擾動。目前為抑制重力擾動對慣導系統(tǒng)的影響，常采用重力補償、阻尼抑制等方式。周瀟等采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡的方法進行重力擾動分量的補償，速度、位置誤差精度均有提升；楊功流等采用GPS 和慣導速度誤差組合的方式進行Kalman濾波重力擾動估計從而實現(xiàn)補償；翁海娜等采用傳統(tǒng)固定系數(shù)的超前串聯(lián)校正阻尼網(wǎng)絡對重力擾動引起的誤差進行抑制。對于長時間工作的水下載體，在未知外部信息的情況下，必須采用自主式的抑制方法。傳統(tǒng)的阻尼網(wǎng)絡參數(shù)需要經(jīng)驗調(diào)控，而且對于常值、隨機性的重力擾動作用較小，一旦確定不可更改。本文提出利用Kalman 濾波的阻尼方法實現(xiàn)重力擾動誤差的抑制，該方法可以自適應調(diào)整阻尼系數(shù)，仿真結(jié)果表明可以很快抑制舒拉振蕩，同時位置、速度誤差精度均有提升。……