捷联惯导总结--初始对准，位置标定，INS姿态更新，GPS/INS组合

最新推荐文章于 2025-06-23 16:51:46 发布

赤豆几维

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分类专栏：组合导航 INS 文章标签： INS 捷联惯导组合导航

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惯导及组合导航回顾 2018.09.16

今天和17系的同学一起把惯导的流程捋了一遍，为了加深自己的记忆，这里在前面把心得大致列出来。

我们这里只考虑捷联式惯导及松组合

首先拿到惯性传感器（加速度计和陀螺仪）需要对其进行标定，是为了求出零偏，比例因子，交轴耦合这些误差。这些误差有的虽然在出厂时会给出，但是考虑到实际环境不同，还是要做标定。一般采用的是六位置旋转法，针对加速度计和陀螺仪同时进行标定。

其次需要求姿态转移矩阵 $C_{b}^{n}$ ，这里就是初始对准了。

这里针对激光陀螺，这种高精度陀螺仪可以敏感地球自转角速度以及重力加速度，所以可以用 $w_{b}^{ib}$ ， $f_{sf}^{b}$ 用双矢量定姿来求姿态阵。而MEMS这种低精度IMU，不能准确敏感 $w_{b}^{ib}$ ， $f_{sf}^{b}$ ，则需要借助磁力计，卫导双天线定姿等来对准。

初始对准中，双矢量定姿方法得到粗略的姿态阵，这时通过静基座下输出的速度和失准角误差（估计的姿态阵与真实值之间存在的小量的数学平台失准角 $\o$ ），利用误差做间接卡尔曼滤波，用姿态更新算法得到精对准姿态阵。

有了初始姿态阵，同时通过卫导得到初始位置和初始速度（多普勒），然后就是惯导的过程了。

由于惯导是主要使用积分，因此需要对每个惯导历元输出的结果进行积分。这里就是加速度积分得到速度，速度积分得到位置的过程了。这里位置是东北天坐标系下，后面和卫导松组合时要转换成经纬高（相对应位置在北和东方向的增量分别除子午圈和卯酉圈）。

在惯导和卫导松组合时，以惯导为主系统，惯导和卫导的姿态，位置，速度的差值作为状态量（更多维数时包括加速度，陀螺仪零偏，杆臂误差，时间不同步误差等），每个卫导历元输出一次组合结果。组合是通过卡尔曼滤波求出误差值，将其补偿到INS的结果中。

多传感器融合时，可以采用联邦滤波或者集中滤波，INS和GPS，高度计，磁力计分别组成误差方程进行卡尔曼滤波。这是采用同样的状态量。