复杂环境下紧组合陆用惯性导航系统动基座对准关键技术研究

在陆用导航领域，里程计辅助惯性导航系统在动基座条件下高精度快速初始对准是当前研究热点，也是一个核心的技术难题。这主要是因为在车辆行进过程中，由于载体的运动、外部环境的变化给里程计测量带来很大的干扰，从而影响了对准精度和对准时间。针对以上问题，本项目提出了一种惯性导航系统/里程计紧组合概念，对里程计刻度因子、惯性导航系统和里程计之间姿态误差、杆臂误差进行实时估计，实现了惯性导航系统和里程计信息的相互校正，有效提高系统测量精度；同时，针对复杂应用环境下惯性器件数据异常和里程计外测信息失真而导致的对准精度下降甚至对准失败的问题，构建了组合监控系统，利用器件自身和环境条件约束实现故障检测和隔离，并通过自适应容错滤波器来提高初始对准的可靠性和快速性。本项目属于应用基础研究，涉及自动控制、导航制导、最优理论、信号处理、信息融合等领域的理论与思想，具有多学科交叉的性质。

本项目按照申请书中的计划完成了研究内容，主要研究内容包括：.1）建立了惯性导航系统/里程计紧组合误差模型；通过对里程计误差进行合理建模，实现了惯导系统误差和里程计误差的相互校正。为了了解机动轨迹等对状态的激励效果，对误差模型的可观测性与可观测度开展了研究，结果表明：影响状态可观测性的主要因素是载体的机动方式，而与机动的强度关系很小；载体在运动对准过程中通过适当的加速和航向机动能够提高有效对准精度，缩短对准时间。.2）针对复杂路面环境下由于车体侧滑、空转等造成里程计测量失准等故障现象，开展基于似然测试原则和基于新息的故障诊断方法以及自动零速修正方法研究。通过对故障现象的诊断和隔离，实现了组合导航系统信息的有效融合，进而提高了里程计辅助动基座对准的精度。.3）在上述研究的基础上，开展了车辆动基座对准试验。试验结果表明，动基座对准时间不超过10分钟，对准精度和静基座相当。.通过项目研究，发表EI检索论文5篇，其中1篇获惯性技术学会优秀论文奖。所研究的动基座对准技术已成功应用于某陆用激光惯性导航系统中，并作为重要组成部分荣获国防科技进步二等奖一项。