92、航空导航系统的图像稳定与粗对准算法研究

航空导航系统的图像稳定与粗对准算法研究

在航空导航领域，精确的导航系统对于飞行器的安全和任务执行至关重要。本文将介绍两种重要的导航技术：基于惯性信息的图像稳定方法和新型 GNSS 辅助捷联惯导动态粗对准算法。

基于惯性信息的图像稳定方法

传统的机载惯性/天文组合导航系统采用恒星跟踪方法，该方法涉及窄视场（FOV）星敏感器和万向节系统。万向节系统虽然机械结构复杂，但能为星敏感器提供稳定平台。为确保星敏感器指向任意方位和一定范围的仰角，通常需要两个额外的万向节，这样可以轻松实现多星观测。得益于万向节系统，星敏感器只需窄视场就能适应估计的飞机位置和平台姿态的不确定性。考虑到滤除天光，星敏感器的视场一般为几分弧度。然而，这种恒星跟踪方法的可靠性难以令人满意，维护成本高，且系统体积和重量过大。

为解决这些问题，研究人员引入了一种混合捷联惯性/天文组合导航系统，该系统通过惯性信息保持星图稳定，避免使用万向节系统。

• 系统组成

  • 星敏感器：采用视场为 3°的同轴反射望远镜，兼顾恒星探测能力和数量。
  • 惯性测量单元（IMU）：与星敏感器集成安装，确保能无差别地测量星敏感器的姿态变化。
  • 精确方位轴：作为折衷方案引入，一方面通过旋转方位轴可将探测范围扩大到 3º × 360º，另一方面可实现方位稳定。为保证方位轴旋转时的平稳，星敏感器和 IMU 集成单元应具有旋转对称性，安装平台采用正四面体结构，三个陀螺仪正交安装，有利于紧凑体积和小转动惯量。

• 信噪比提