基于微慣導(dǎo)隨機誤差時間序列建模的改進組合導(dǎo)航方法*

王鼎杰，呂漢峰，吳 杰

(國防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙 410073)

基于微慣導(dǎo)隨機誤差時間序列建模的改進組合導(dǎo)航方法*

王鼎杰，呂漢峰，吳 杰

(國防科技大學(xué) 航天科學(xué)與工程學(xué)院， 湖南 長沙 410073)

針對低精度、低成本微機電慣性測量單元隨機誤差建模效果不理想會極大影響組合導(dǎo)航性能的難題，采用時間序列分析方法建立了微機電慣性測量單元隨機誤差的自回歸滑動平均模型，通過對卡爾曼濾波器的狀態(tài)變量進行增廣，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程和觀測方程，實現(xiàn)對零偏誤差的在線估計。實測數(shù)據(jù)分析驗證了該隨機誤差建模的有效性。實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，該方法能夠顯著提高低成本微慣性解算外推精度，增強微慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航可靠性。

微機電系統(tǒng)；慣性測量單元；隨機建模；自回歸滑動平均；擴展卡爾曼濾波

不同于傳統(tǒng)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Strap-down Inertial Navigation System, SINS)，微機電(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)慣性測量單元(MEMS-based Inertial Measurement Unit, MIMU)是一種基于微機電技術(shù)，具有小體積、輕質(zhì)量、粗放制作、快速啟動、低成本、大批量、高可靠性等優(yōu)點的航位遞推系統(tǒng)，這些優(yōu)勢使得MIMU正廣泛應(yīng)用于智能交通、微納衛(wèi)星、小型無人機、自主機器人和智能彈藥等領(lǐng)域的導(dǎo)航定位[1-2]。MIMU面臨的主要困難在于其惡劣的輸出穩(wěn)定性、熱敏感性和噪聲特性，這些惡劣的特性嚴(yán)重地限制了MIMU在高精度、高可靠導(dǎo)航領(lǐng)域中的應(yīng)用。然而，MIMU的性價比和廣泛適用性優(yōu)勢值得人們思考并設(shè)計有效的方法來進一步提高其導(dǎo)航精度、擴展其應(yīng)用領(lǐng)域。……