SINS的位置误差方程 (2.12c)
2.4 传感器误差模型
这里选择光纤陀螺和石英挠性加速度计作为捷联惯导系统的传感器。
2.4.1 陀螺仪误差模型
光纤陀螺零偏可以进行补偿,但噪声无法补偿。光纤陀螺的零偏也会发生变化,大致可以分为两种情况。
1)每次通电启动时光纤陀螺零偏重复性误差:它与启动时刻的环境条件、光学与电气参数的随机性等因素有关,每次启动时零偏是一个随机变量,可以用随机常数来描述。
2)一次通电状态下光纤陀螺零偏的变化:在连续工作的过程中,由于环境条件及电气参数的变化,会造成光纤陀螺零偏的随机性缓慢变化,也可用随机常数来近似描述[23]。
通过对光纤陀螺数据进行自相关函数和功率谱密度的分析发现,光纤陀螺的随机误差相关性较弱,自相关系数不断衰减并很快趋于零;光纤陀螺高频段的功率谱密度很平滑,能量分布均匀,接近于白噪声的功率谱密度。因此,在组合导航系统中,光纤陀螺的误差模型基本可忽略相关误差项,从而可简化为:
(2.13a)
式中 :不变或缓慢变化的零偏,可视为随机常数;
:近似为白噪声。
数学模型为:
(2.13b)
2.4.2 加速度计误差模型
常用的石英挠性加速度计误差模型一般也只考虑随机常值误差(即偏置误差),而忽略相关误差。所以加速度计的误差模型可写为:
(2.14a)式中 :随机常数;
:白噪声。
数学模型为: (2.14b)
2.5 GPS/SINS组合导航技术
GPS/SINS组合系统,按照参与组合系统的信息是否为原始观测量可分为松组合和紧组合。
松组合是一种较简单的、浅层次的组合,也称为浅组合。该模式下,GPS接收机只是单向地为惯导系统提供位置、速度乃至航向角等辅助信息,接收机和惯导都保持相互独立,接收机抗干扰能力和动态跟踪能力得不到任何改善。该模式主要有两种实现方式。
1)GPS对惯导系统进行简单重调的方式,该方式下,组合系统一般只简单地将GPS位置和速度等信息周期性地对SINS相关量进行替代,或将两者的同类的导航参数进行简单的加权处理后再输出(即重调),从而限制SINS位置和速度误差的累积增长。该工作方式易实现,GPS与SINS各自独立,互不影响,但不能对惯导姿态误差、惯性仪表误差等进行估计和修正,可用于工作时间不长的组合系统。
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