于旭東，李 鼎，高立夫，雷 雯

（1.國(guó)防科技大學(xué) 前沿交叉學(xué)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410073；2.國(guó)防科技大學(xué) 南湖之光實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410073；3.海軍裝備部駐湘潭地區(qū)軍事代表室，湖南 湘潭 411100）

1 引言

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱慣導(dǎo)系統(tǒng)）是利用慣性敏感器、基準(zhǔn)方向和最初位置，來(lái)確定運(yùn)載體方位、位置和速度的自主式推算導(dǎo)航系統(tǒng)和空間基準(zhǔn)保持系統(tǒng)。它完全依賴載體自身設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航，與外界聲、光、磁、電不發(fā)生任何聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了“封閉式”精確導(dǎo)航，因而具有隱蔽性好、不受氣象條件和人為外界干擾等突出優(yōu)點(diǎn)［1］。為了提高長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航精度，旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于光學(xué)陀螺慣性導(dǎo)航領(lǐng)域［2-4］。旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案、誤差標(biāo)定與補(bǔ)償，以及阻尼方案成為研究關(guān)注的重點(diǎn)［5-7］。隨著慣性器件精度的不斷提升和旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案的不斷優(yōu)化，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度不斷提高，逐步滿足艦艇長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航的需求。

長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)系統(tǒng)在正式應(yīng)用前，需要在不同啟動(dòng)條件和不同航行條件下進(jìn)行多組導(dǎo)航測(cè)試，以評(píng)估其導(dǎo)航精度［8］。隨著導(dǎo)航系統(tǒng)精度的不斷提升，單次導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)周期越來(lái)越長(zhǎng)，按照國(guó)軍標(biāo)等傳統(tǒng)考核方法，一般每種狀態(tài)下的試驗(yàn)航次為8，需要在完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)航次的情況下再進(jìn)行下一航次導(dǎo)航，這導(dǎo)致長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航測(cè)試耗費(fèi)大量的資源與時(shí)間成本［9］。

為了提高長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)的導(dǎo)航精度，系統(tǒng)采用較長(zhǎng)的對(duì)準(zhǔn)時(shí)間，一般在4 小時(shí)以上。通常情況下，自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)路徑和導(dǎo)航過(guò)程中旋轉(zhuǎn)調(diào)制的路徑一般并不一致，每個(gè)階段的旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案單獨(dú)完成各自的任務(wù)，當(dāng)系統(tǒng)需要重新標(biāo)定對(duì)準(zhǔn)或每次標(biāo)定對(duì)準(zhǔn)完成后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)調(diào)制狀態(tài)時(shí)，需要更改旋轉(zhuǎn)方案，以達(dá)到最優(yōu)的導(dǎo)航效果?？紤]到自標(biāo)定方案和旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案的設(shè)計(jì)原則并不矛盾，本團(tuán)隊(duì)介紹了一種兼具自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)功能和旋轉(zhuǎn)調(diào)制功能的一體式方案［10-11］，將慣導(dǎo)系統(tǒng)在自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)和導(dǎo)航過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)路徑進(jìn)行統(tǒng)一，使得慣導(dǎo)系統(tǒng)從啟動(dòng)開(kāi)始采用同一種旋轉(zhuǎn)調(diào)制路徑，統(tǒng)一慣導(dǎo)系統(tǒng)在自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)和旋轉(zhuǎn)調(diào)制狀態(tài)間的旋轉(zhuǎn)路徑是縮短試驗(yàn)測(cè)試周期的必要前提。

本文結(jié)合前期研究成果提出了一種更高效快捷的船用旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)長(zhǎng)周期導(dǎo)航測(cè)試方法，開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)室原理驗(yàn)證，該方法可以大幅縮短導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)試及型號(hào)研制的周期，為長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)裝備研制、改進(jìn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)鑒定提供科學(xué)依據(jù)和重要技術(shù)支撐。

2 基本原理

2.1 旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差特性

根據(jù)φ角誤差方程建立慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播模型：

式中：n系為導(dǎo)航坐標(biāo)系，p系為導(dǎo)航坐標(biāo)系，φ為捷聯(lián)導(dǎo)航數(shù)學(xué)平臺(tái)姿態(tài)角誤差，v，δv分別為捷聯(lián)導(dǎo)航數(shù)學(xué)平臺(tái)速度及其誤差，ω，δω分別為角速度及其誤差，f，δf分別表示加速度計(jì)測(cè)量比力及其誤差；δg為重力偏差，為 從p系到n系的 方向余弦矩陣。

對(duì)于長(zhǎng)航時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)，陀螺和加速度計(jì)的常值漂移、安裝誤差等引起的系統(tǒng)誤差可以被調(diào)制成常值，不會(huì)引起隨時(shí)間發(fā)散的誤差。陀螺G 效應(yīng)誤差、比例因子不對(duì)稱性、磁場(chǎng)、器件隨機(jī)游走等引起的誤差無(wú)法被精確補(bǔ)償，會(huì)引入隨時(shí)間發(fā)散的誤差［12］，是長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)系統(tǒng)需要關(guān)注的重點(diǎn)。如圖1 所示，以陀螺G 效應(yīng)誤差為例，0.000 5（°）/h 的陀螺G 效應(yīng)誤差3 天內(nèi)會(huì)引起0.4 海里的定位誤差，且該誤差無(wú)法通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)制進(jìn)行補(bǔ)償，需要采用其他方法進(jìn)行有效的辨識(shí)和標(biāo)定［13-14］。此類誤差通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)制無(wú)法精確補(bǔ)償，引起的誤差產(chǎn)生等效的東向陀螺漂移和北向陀螺漂移，在長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航時(shí)其誤差傳播主要體現(xiàn)為經(jīng)度誤差隨時(shí)間緩慢發(fā)散，對(duì)長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航的精度有顯著影響。

圖1 陀螺G 效應(yīng)誤差引起的導(dǎo)航誤差Fig.1 Navigation error curves caused by G-sensitive drift of laser gyro

2.2 誤差自標(biāo)定基本原理

慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定將陀螺常值漂移、標(biāo)度因數(shù)誤差、安裝誤差和加速度計(jì)零偏、標(biāo)度因數(shù)誤差、安裝誤差設(shè)為狀態(tài)變量，建立30 維卡爾曼濾波器狀態(tài)方程：

其中：X(t)為狀態(tài)向量，A(t)為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，G(t)為系統(tǒng)噪聲輸入矩陣，W(t)為系統(tǒng)噪聲向量。狀態(tài)向量取為：

其中：φ為狀態(tài)誤差，δV為速度誤差，δL，δλ，δh分別為緯度誤差、經(jīng)度誤差和高度誤差，ε，為陀螺常值漂移，ΔSg，ΔSa分別為陀螺和加速度計(jì)的標(biāo)度因數(shù)誤差，ΔMg，ΔMa為陀螺和加速度計(jì)的安裝誤差。

系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣表達(dá)式為：

式中：ωie為地球自轉(zhuǎn)角速率，VE，VN，VU分別為東向、北向和天向速度，L為緯度，h為高度，RM，RN分別為地球子午圈、卯酉圈的曲率半徑。

鄉(xiāng)村旅游的持續(xù)發(fā)展，能夠有效激活鄉(xiāng)村閑置資源，改善鄉(xiāng)村基礎(chǔ)設(shè)施，提升貧困人口的自我發(fā)展能力。在旅游電子商務(wù)快速發(fā)展的背景下，鄉(xiāng)村旅游與精準(zhǔn)扶貧融合是鄉(xiāng)村振興的綠色之路，兩者深度融合發(fā)展已成為新時(shí)代發(fā)展新業(yè)態(tài)的新手段。現(xiàn)實(shí)意義主要體現(xiàn)在：

系統(tǒng)噪聲輸入矩陣為：

系統(tǒng)噪聲向量為：W(t)=，其中Wgx，Wgy，Wgz分別表示陀螺輸出噪聲，Wax，Way，Waz分別表示加速度計(jì)輸出噪聲，均視為高斯白噪聲。

以速度誤差和位置誤差為觀測(cè)量建立卡爾曼濾波器的觀測(cè)方程：

3 對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)航標(biāo)定旋轉(zhuǎn)路徑一體化設(shè)計(jì)

為保持長(zhǎng)航時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)精度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，通常選用較長(zhǎng)的對(duì)準(zhǔn)時(shí)間，典型如4，6，16 小時(shí)等。以6 小時(shí)初始對(duì)準(zhǔn)為例，為提高導(dǎo)航精度，在每次初始對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中，先利用前2小時(shí)進(jìn)行慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差參數(shù)的自標(biāo)定，通常采用18 次序旋轉(zhuǎn)路徑精確標(biāo)定慣性器件的安裝誤差、比例因子誤差等，利用標(biāo)定的誤差參數(shù)轉(zhuǎn)入4 小時(shí)初始對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)結(jié)束后再轉(zhuǎn)入導(dǎo)航狀態(tài)，這樣利用剛標(biāo)定的誤差參數(shù)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和導(dǎo)航，可以消除安裝誤差、比例因子等長(zhǎng)時(shí)間參數(shù)緩慢變化引入的導(dǎo)航誤差，提高對(duì)準(zhǔn)的效果和導(dǎo)航精度［10］。

本團(tuán)隊(duì)提出了一種48 次序?qū)?zhǔn)導(dǎo)航標(biāo)定一體式旋轉(zhuǎn)路徑，具體方案如圖2 所示。圖中U，E為導(dǎo)航坐標(biāo)系的天向軸和東向軸，A～D，A＇～D＇為8 個(gè)停滯位置，虛線表示常值漂移矢量ε在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡（初始位置為A），1～48 表示48 個(gè)旋轉(zhuǎn)次序，每個(gè)次序旋轉(zhuǎn)90°。該方案繞水平兩軸進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，與目前廣泛采用的16 次序［15］旋轉(zhuǎn)方案不同的是增加了旋轉(zhuǎn)90°的位置，既可以有效調(diào)制慣性器件誤差，又可以提高標(biāo)定過(guò)程中的可觀測(cè)度。

圖2 48 次序一體式旋轉(zhuǎn)方案示意圖Fig.2 Unified 48-sequence rotation scheme

按照此旋轉(zhuǎn)方案，可以實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)系統(tǒng)自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)與旋轉(zhuǎn)調(diào)制一體式設(shè)計(jì)，對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差參數(shù)的精確標(biāo)定和高精度初始對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)航過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)誤差參數(shù)的自動(dòng)平均和補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)路徑的完全統(tǒng)一［14］。

4 基于重復(fù)樣本的慣導(dǎo)系統(tǒng)長(zhǎng)周期導(dǎo)航測(cè)試

4.1 測(cè)試方法設(shè)計(jì)

圖3 長(zhǎng)周期導(dǎo)航測(cè)試方法實(shí)施流程Fig.3 Flow chart of long-endurance navigation test

整個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置包括：試驗(yàn)船、被測(cè)試的長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)系統(tǒng)、基準(zhǔn)信息系統(tǒng)、慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和導(dǎo)航解算計(jì)算機(jī)?；鶞?zhǔn)信息系統(tǒng)可以包括但不限于衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備、慣性/天文、衛(wèi)星組合導(dǎo)航設(shè)備等，用于實(shí)時(shí)確定載體的姿態(tài)、位置和速度信息。慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可同時(shí)采集激光陀螺和加速度計(jì)的原始脈沖輸出、基準(zhǔn)信息系統(tǒng)輸出的姿態(tài)、位置和速度信息。艦船運(yùn)動(dòng)路徑及方案如圖4 所示。

圖4 八組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)過(guò)程中載體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)Fig.4 Carrier motion state during eight navigation experiments

假設(shè)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)組數(shù)為n，每組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)所需天數(shù)為N，則設(shè)置n套慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，每一套慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)采集對(duì)應(yīng)次序的導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)。該方法步驟如下：

（1）將長(zhǎng)航時(shí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)安裝在試驗(yàn)船平臺(tái)上，啟動(dòng)慣導(dǎo)系統(tǒng)和基準(zhǔn)信息系統(tǒng)，按照本文提出的轉(zhuǎn)位方案對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)制；

（2）試驗(yàn)船保持停泊狀態(tài)6 小時(shí)，使被測(cè)試慣導(dǎo)系統(tǒng)完成導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)1 的自標(biāo)定和初始對(duì)準(zhǔn)：包括自標(biāo)定2 小時(shí)，初始對(duì)準(zhǔn)4 小時(shí)；以初始對(duì)準(zhǔn)開(kāi)始時(shí)刻作為導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)1 的采樣起點(diǎn)，慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1 開(kāi)始采集被測(cè)試慣導(dǎo)系統(tǒng)中激光陀螺和加速度計(jì)的原始脈沖輸出、基準(zhǔn)信息系統(tǒng)輸出的載體姿態(tài)、位置和速度信息；

（3）完成導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)1 的初始對(duì)準(zhǔn)后，試驗(yàn)船進(jìn)入航行狀態(tài)，航行狀態(tài)可以選擇勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速/勻減速直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、不規(guī)則曲線運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)方式或這幾種運(yùn)動(dòng)方式的隨機(jī)組合，航行18 小時(shí)后到達(dá)任意停泊點(diǎn)；

（4）試驗(yàn)船進(jìn)入停泊狀態(tài)，停泊狀態(tài)保持6小時(shí)，期間按照與步驟（2）中相同的初始對(duì)準(zhǔn)方法完成導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)2 的初始對(duì)準(zhǔn)，以導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)2 的自標(biāo)定和初始對(duì)準(zhǔn)開(kāi)始時(shí)刻作為導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)2 的采樣起點(diǎn)，慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2 開(kāi)始采集被測(cè)試慣導(dǎo)系統(tǒng)中激光陀螺和加速度計(jì)的原始脈沖輸出、基準(zhǔn)信息系統(tǒng)輸出的載體姿態(tài)、位置和速度信息，由于此時(shí)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)1 并未結(jié)束，這些數(shù)據(jù)同時(shí)由慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1 和慣性元件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2 采集，因此可同時(shí)作為導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)1 和導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)2 的共用數(shù)據(jù)，包括導(dǎo)航原始數(shù)據(jù)，即代入導(dǎo)航解算的激光陀螺和加速度計(jì)的原始脈沖輸出、基準(zhǔn)信息系統(tǒng)輸出的載體姿態(tài)、位置和速度信息；

（5）重復(fù)步驟（3）～（4），直到第n組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的初始對(duì)準(zhǔn)階段結(jié)束后，試驗(yàn)船進(jìn)入持續(xù)航行狀態(tài)，航行狀態(tài)可以選擇勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速/勻減速直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、不規(guī)則曲線運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)方式或這幾種運(yùn)動(dòng)方式的隨機(jī)組合，直到第n組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第N天時(shí)，航行結(jié)束；

（6）使用導(dǎo)航解算計(jì)算機(jī)分別處理n組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的被測(cè)試慣導(dǎo)系統(tǒng)中激光陀螺和加速度計(jì)的原始脈沖輸出，基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)姿態(tài)、速度和位置更新算法計(jì)算得出n組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的純慣性導(dǎo)航姿態(tài)、速度和位置信息，將純慣性導(dǎo)航位置、速度信息與基準(zhǔn)信息系統(tǒng)輸出的載體姿態(tài)、位置和速度信息進(jìn)行比較，評(píng)估慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航測(cè)試結(jié)果。

n組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的艦船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)刻的停泊目的地均可以不同，這就保證了多組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)采樣的充分性。將n組N天長(zhǎng)周期導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的總時(shí)長(zhǎng)壓縮至n+N-1 天，極大地節(jié)省了長(zhǎng)周期導(dǎo)航測(cè)試的時(shí)間和資源成本。以8 組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)的周期30 天為例，實(shí)驗(yàn)實(shí)施如圖5 所示。

圖5 八組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)序Fig.5 Time sequence of experimental data acquisition during eight navigation experiments

4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的有效性，利用實(shí)驗(yàn)室研制激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖6 所示。將慣性測(cè)量單元置于轉(zhuǎn)臺(tái)上，依據(jù)設(shè)計(jì)好的旋轉(zhuǎn)路徑開(kāi)展自標(biāo)定、對(duì)準(zhǔn)和導(dǎo)航試驗(yàn)，對(duì)準(zhǔn)時(shí)間為6 小時(shí)，進(jìn)行了一次37 天的長(zhǎng)周期導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，第1 天到31 天的第一航次、第2 天到32 天的第二航次、第7 天到37 天的第八航次導(dǎo)航結(jié)果如圖7 所示。為方便比對(duì)，將論文所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的定位精度進(jìn)行了歸一化處理，8 組導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)定位精度結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 37 天導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)中8 個(gè)航次的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 Statistical results of 8 voyages in 37 days navigation test

圖6 長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)Fig.6 Long-endurance navigation verification test

圖7 37 天導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)中3 個(gè)典型航次定位誤差曲線Fig.7 Position error curve of three typical voyages in 37 day navigation test

為了比對(duì)測(cè)試評(píng)估方法的可行性，在2021 年3 月至2022 年6 月，對(duì)激光陀螺旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了8 個(gè)航次單獨(dú)啟動(dòng)的長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，每個(gè)航次的啟動(dòng)時(shí)間均為6 小時(shí)，每次實(shí)驗(yàn)的周期為30 天，隨機(jī)抽取部分航次進(jìn)行對(duì)比分析，其中航次1，2，6 的實(shí)驗(yàn)曲線如圖8 所示，8 個(gè)航次的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2 所示。

表2 8 個(gè)獨(dú)立航次實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.2 Statistical results of 8 independent voyages

圖8 8 個(gè)獨(dú)立航次中3 次典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Position error curve of 3 typical tests in 8 independent voyages

為充分驗(yàn)證方法的有效性和可行性，對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了車(chē)載動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，受實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的限制，在長(zhǎng)沙周邊地區(qū)開(kāi)展了為期5 天的車(chē)載動(dòng)態(tài)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及航行曲線如圖9 所示。

圖9 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)平臺(tái)及運(yùn)動(dòng)軌跡Fig.9 Test vehicle and track for dynamic test

依據(jù)設(shè)計(jì)好的旋轉(zhuǎn)路徑開(kāi)展自標(biāo)定、對(duì)準(zhǔn)和導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，對(duì)準(zhǔn)時(shí)間為6 小時(shí)，每個(gè)航次的導(dǎo)航時(shí)間為72 小時(shí)，選取第1 天到第3 天為第一航次，選取第2 天到第4 天為第二航次，選取第2 天車(chē)輛靜止時(shí)刻進(jìn)行第2 航次的6 小時(shí)初始對(duì)準(zhǔn)，選取第3天到第5 天為第三航次，選取第3 天車(chē)輛靜止時(shí)刻進(jìn)行第3 航次的6 小時(shí)初始對(duì)準(zhǔn)，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10 所示。

圖10 3 次車(chē)載導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.10 Results of three vehicular navigation tests

從長(zhǎng)航時(shí)靜態(tài)及短航時(shí)車(chē)載動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)可以看出，重復(fù)利用導(dǎo)航數(shù)據(jù)和與獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)的性能統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致，該實(shí)驗(yàn)測(cè)試評(píng)價(jià)方法對(duì)長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度評(píng)價(jià)具有一定的普適性和可用性。通過(guò)1 個(gè)37 天的導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)可以充分驗(yàn)證8 個(gè)航次的30 天長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)精度，極大地縮短實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)間。

5 結(jié)論

本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)長(zhǎng)航時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和評(píng)估方法開(kāi)展研究，在自標(biāo)定、自對(duì)準(zhǔn)和旋轉(zhuǎn)調(diào)制導(dǎo)航旋轉(zhuǎn)路徑統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，提出了一種基于重復(fù)樣本旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)系統(tǒng)測(cè)試評(píng)估方法。該方法充分利用長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航過(guò)程中的導(dǎo)航信息，大幅縮短了實(shí)驗(yàn)周期，同時(shí)考慮了載體運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性和多樣性。利用實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)進(jìn)行了周期為30 天的長(zhǎng)航時(shí)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，定位精度的最大值為0.71（歸一化），與獨(dú)立航次多樣本實(shí)驗(yàn)精度基本相當(dāng)。利用短時(shí)車(chē)載動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性，后續(xù)將深入開(kāi)展長(zhǎng)航時(shí)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播特性研究，增加姿態(tài)、速度等精度考核，開(kāi)展系泊、航行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以充分驗(yàn)證方法的有效性和可行性。