程子健，史 震，楊 杰，岳 鵬

（哈爾濱工程大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，哈爾濱 150001）

傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)通常包括三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)陀螺儀，用陀螺儀測量載體的角速度。無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)用加速度計(jì)代替陀螺儀，利用加速度計(jì)比力信號解算角速度，由此帶來的一系列特點(diǎn)使它特別適合于飛行時(shí)間較短的近程導(dǎo)彈[1]。無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)與有陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的最大區(qū)別是角速度的獲取方式不同，針對GFSINS，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛和深入研究，并提出了多種配置方案、理論算法和實(shí)用分析[2-5]。

圖1 九加速度計(jì)配置方案Fig. 1 Nine-accelerometer configuration scheme

初始對準(zhǔn)是導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一。無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在正常導(dǎo)航之前，必須完成初始對準(zhǔn)過程，確定系統(tǒng)的姿態(tài)和初始捷聯(lián)矩陣。目前關(guān)于有陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)研究，從理論到實(shí)際應(yīng)用都比較成熟，但是無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的研究卻剛起步，其與有陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)在方法上有所不同。文獻(xiàn)[6]設(shè)計(jì)了六加速度計(jì)配置方案，用積分法解算角加速度，論述了在無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中不能自主式粗對準(zhǔn)，并提出了用外部航向設(shè)備得到初始方位姿態(tài)，進(jìn)而解算載體初始捷聯(lián)矩陣。利用開平方法求解角速度，可解算零時(shí)刻的載體角速度，但開平方法解算角速度無法判斷符號，基于陸基發(fā)射導(dǎo)彈的無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)提出了一種可行的方法判斷載體角速度符號，進(jìn)而完成無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的自主式粗對準(zhǔn)。

1 一種九加速度計(jì)配置方案

2 無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)粗對準(zhǔn)分析

3 一種基于陸基發(fā)射導(dǎo)彈的無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)自主式粗對準(zhǔn)方法

假設(shè)已用開平方法求出角速度的數(shù)值，下面介紹其符號判斷方法。設(shè)導(dǎo)彈在發(fā)射架上相對于當(dāng)?shù)氐乩碜鴺?biāo)系（發(fā)射參考系）的姿態(tài)為俯仰角0φ、航向角0ψ、滾動(dòng)角0γ（一般γ0=0°），則彈體系與地理系的轉(zhuǎn)換矩陣為：

4 結(jié) 論

與有陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)不同，無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)中得不到地球自轉(zhuǎn)角速度在載體系上的分量所以不能用傳統(tǒng)的自主式粗對準(zhǔn)方法來解決無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)靜基座下初始粗對準(zhǔn)問題。本文基于陸基發(fā)射導(dǎo)彈的無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，利用陸基發(fā)射導(dǎo)彈的初始緯度和航向角的信息，在定位誤差不大，航向角測量值大于測量誤差情況下，可用此方法來判斷解算載體角速度的符號，進(jìn)而完成無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在靜基座下自主式粗對準(zhǔn)。

（References）:

[1] 史震. 無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中加速度計(jì)配置方式[J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2002，10(7)：15-19.SHI Zhen. Accelerometer allocation scheme in gyroscope free strapdown inertial navigation system[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2002, 10(7): 15-19.

[2] Tan Chin-Woo, Park Sungsu. Design of gyroscope-free navigation systems[C]//2001 IEEE Intelligent Transportation Systems Conference, 2001: 286-291.

[3] Mostov K S. Design of accelerometer-based gyro-free navigation systems[D]. Berkeley: University of California, 2000.

[4] Sou-Chen Lee, Yu-Chao Huang. Innovative estimation method with likehood for all-accelerometer type inertial navigation system[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2002, 38(1): 339-346.

[5] Sou-Chen Lee, Cheng-Yu liu. An innovative estimation method with own-ship estimator for an all accelerometer-type inertial navigation system[J]. International Journal of Systems Science, 1999, 30(12): 1259-1266.

[6] 劉志平，郝燕玲. 無陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)靜基座粗對準(zhǔn)實(shí)用方法[J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2009，17(2)：140-144.LIU Zhi-ping, HAO Yan-ling. Practical coarse alignment method of GFSINS on stationary base[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2009, 17(2): 140-144.

[7] 陳穆清，許江寧，范蓓蓓. GFSINS姿態(tài)角速度解算濾波環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)[J]. 中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，16(3)：282-286.CHEN Mu-qing, XU Jiang-ning, FAN Bei-bei. Design of gyroscope free SINS attitude angular velocity filter.[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2008, 16(3): 282-286.