[发明专利]一种捷联惯导系统模拟器的设计方法

摘要

本发明涉及一种捷联惯导系统模拟器的设计方法，首先基于预先设定好的运动轨迹参数，根据运动学原理，生成载体坐标系相对导航坐标系的角速度和加速度；其次利用方向余弦矩阵进行转换得到IMU坐标系相对导航坐标系的IMU真值数据；然后在此真值数据的基础上添加所需真实运动和IMU传感器误差，得到切合仿真场景需求的IMU数据；最后利用IMU坐标系下的添加真实运动后的IMU数据进行惯导机械编排，产生仿真轨迹真值。本发明一方面能够依靠惯导机械编排算法给出更加平滑且准确的仿真轨迹真值，另一方面能够基于真实运动和IMU误差产生更符合真实环境的IMU仿真数据，进而满足高精度惯性导航或组合导航对惯导数据源仿真精度的要求。

主权项

一种捷联惯导系统模拟器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、依据设定好的运动轨迹，根据运动学原理，生成v系相对n系的角速度和加速度av；表示v系相对于n系的地球自转角速度变化投影到v系的向量,av表示v系相对于n系的加速度变化投影到v系的向量；设定好的运动轨迹是由多个轨迹段拼接而成，每个轨迹段由轨迹矩阵设定；轨迹矩阵的第一列代表所在行设置的轨迹类型；对应了选定轨迹类型，该行的其余参数将按照该轨迹类型特定的参数设定方式设定该轨迹参数；步骤2、将和av转化为v系相对i系的角速度和比力和基于以下公式：是从v系到n系的方向余弦矩阵，是从b系到n系的方向余弦矩阵，是从v系到b系的方向余弦矩阵，是从n系到v系的方向余弦矩阵；表示e系相对于i系的旋转角速度在n系下的投影向量，ωe是地球自转角速度，其值为15deg/h；是当地纬度；表示n系相对于e系的旋转角速度在n系的投影向量，vE、vN分别为n系下的东向和北向的速度，RM、RN分别为子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径，h为高程；表示e系相对于i系的旋转角速度在v系的投影向量，表示n系相对于e系的旋转角速度在v系的投影向量；gv表示重力加速度在v系的投影向量，gn表示重力加速度在n系的投影向量；为科里奥利力在n系的投影，为科里奥利力在v系的投影，vn为n系下的速度向量；表示v系相对于i系的旋转角速度在v系的投影向量，表示v系相对于i系的比力在v系的投影向量；步骤3、首先将和结合得和其次将和在v系内加入真实运动得和再结合得和最后在b系内加入IMU误差，即可构成含仿真场景误差和IMU误差的IMU输出和步骤4、结合前一历元的导航信息和步骤S3所得和进行惯导机械编排解算，推算出当前历元的导航信息，包含位置、速度、姿态，即可得到平滑且准确的仿真轨迹信息。