对里程计辅助的车载激光捷联惯导系统(SINS)的动基座初始对准问题进行了可观测性分析。首先,考虑里程计刻度系数误差、惯性测量单元零偏、SINS安装误差角等系统误差项建立了系统方程。然后,从系统方程出发,将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解的问题,利用全局可观测性分析方法对系统状态进行了可观测性分析,并给出了一种系统可观测的充分条件。最后,根据可观测性分析结论设计了初始对准算法及在轨激励方式。通过扩展卡尔曼滤波器对里程计辅助的车载激光SINS初始对准进行了计算机仿真,仿真结果验证了理论分析结果的正确性。

为了减小转台误差对激光陀螺捷联惯组(SIMU)标定精度的影响, 采用模观测法设计了正二十面体-12点的位置和速率试验计划。首先, 利用在重力场下的12个静态位置标定加速度计的零偏、标度因子和安装误差矩阵; 然后, 采用外环角速率、中内环双轴翻滚至12点位置来标定陀螺的零偏、标度因子和安装误差矩阵; 最后, 利用SIMU框架坐标系为桥梁, 实现了加速度计和陀螺参数坐标系的统一。仿真分析表明: 该方法能有效抑制转台误差对SIMU标定结果的影响, 当转台各轴系垂直度误差为角秒级且角位置误差小于1′时, 加速度计和陀螺的标度因子相对误差和安装误差矩阵的标定误差均小于10-5, 加速度计零偏的标定误差小于10 ?滋g , 陀螺零偏的标定误差小于0.01(°)/h与测量噪声处于同一数量级。

雷达仿真实验用卧式三轴飞行仿真转台的三轴交汇中心与射频阵列仿真系统球面的球心同心, 转台的初始姿态满足一定要求, 以减小雷达仿真时的误差。为了三轴转台位姿的精确对准, 提出了一种能补偿经纬仪竖直轴线铅垂度误差和俯仰轴零位误差的对准方案, 首先根据精确的已知基点的坐标, 通过经纬仪对各基点的观测结果采用最小二乘迭代处理方法, 确定了经纬仪的三轴交汇中心的位置, 再通过经纬仪对转台的内、中环轴轴端安装的靶标进行观测, 确定了三轴转台的位置与初始姿态。通过实际测试与调整, 解算出了三轴转台的三轴交汇中的坐标为-0.485, 0.203和-0.475 mm, 外环轴指向误差为-59″。该测试结果在位置误差1 mm, 姿态误差2′的要求范围之内, 实现了三轴转台的位姿对准任务。