DOI ：１０．７４９５／j ．i ssn ．１００９-３４８６．２０１８．０４．０１０
惯性导航系统优化对准改进算法
收稿日期：２０１７-０３-２７；修回日期：２０１７-０６-０７。基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１５７４０６９）。
作者简介：郭士荦（１９９１－），男，博士生，主要研究方向为惯性技术及应用。通信作者：许江宁（１９６４－），男，教授，博士生导师，hg ＿xujiangning ＠１６３．c om 。
郭士荦，许江宁，何泓洋
（海军工程大学电气工程学院，武汉４３００３３）
摘 要：针对优化对准过程中姿态更新环节的引入误差，提出了逆向优化对准改进算法。基于逆向导航原理对初始对准结束时刻载体姿态进行直接解析，避免了传统算法中姿态更新环节引入的误差，有效减少了惯性器件误差对初始对准结果的影响。仿真和试验结果表明：该改进算法可有效提高惯性导航系统优化对准的精度。关键词：惯性导航系统；优化对准；逆向解析
中图分类号：U ６６６．１ 文献标志码：A 文章编号：１００９－３４８６（２０１８）０４－００５４－０５
Improved algorithm optimization -based alignment for
inertial navigation system
GU O Shi -luo ，XU Jiang -ning ，HE Hong -y ang
（College of Electrical Engineering ，Naval Univ ．of Engineering ，Wuhan ４３００３３，China ）Abstract ：Considering the attitude updating errors of conventional algorithm ，the reversed optimization -based alignment algorithm is proposed to improve the alignment accuracy ．Based on the idea of reverse navigation ，a direct analysis of the attitude matrix is carried out ．T he attitude updating error in con -ventional algorithm is eliminated ，and the effect of the device error is effectively reduced ．Simulation and experimental results show that the proposed algorithm can effectively improve the alignment accu -racy of the inertial navigation system ．
Key words ：inertial navigation system ；optimization -based alignment ；reversed analysis
惯性导航系统（inertial navigation system ，INS ）在导航过程中不依赖于任何外部信息，是一种自主式的导航系统，其导航过程就是要对惯性测量单元（inertial measurement unit ，IM U ）输出进行基于积分的导航解算。在此之前要确定积分
初值，即对惯导系统进行初始对准［１］
。常用的初始对准算法有解析法对准、罗经效应对准、状态估计对准、惯性系对准等。
惯性系对准的本质是通过对不同时刻地球重力矢量构建不共线的观测矢量来求得姿态矩阵的解析解。与罗经法及状态估计法相比，惯性系对准算法不需要复杂的参数设置和系统误差特性建
模，其对准精度仅受限于惯性器件的测量精度。
这一思路最早在文献［２－３］被提出，但并未明确具体实施方法及姿态解析过程。文献［４］在国内率先提出了惯性系对准算法的基本流程和姿态矩阵的解析方法，该方法假设“凝固”初始时刻载体系为初始惯性系，利用重力矢量在初始惯性系与地心惯性系中的观测值，通过双矢量定姿问题得到解析解并根据陀螺输出进行姿态阵的实时更新；在这一基础上，文献［５］提出了载体线运动条件下的惯性系对准及定位算法，文献［６］提出了晃动干扰下的误差抑制方案。文献［７－８］基于双矢量定姿的惯性系对准方案只利用两个不同时刻的
第３０卷 第４期 ２０１８年８月 海军工程大学学报 JOURNAL OF NAVAL UNIVERSITY OF ENGINEERING
Vol ．３０ No ．
４ Aug ．２０１８ 万方数据