弹载惯导误差特性的仿真及优化探究

下面通过仿真的方式来比较弹丸在飞行过程中，各个误差对导航精度的影响，设置仿真参数如下。

初始经度为118°，纬度为30°，加速度计刻度系数误差为10-3／（P／g），零偏为4×10-4rad／s，陀螺刻度系数误差为10-3／［P／（＂）］，常值偏移为10-3g，弹载子惯导安装误差角在3个方向上均为10′，状态变量X的初值都为0。

由于要模拟弹丸飞行的过程，所以设计机动条件如下。

设火箭弹沿y轴做匀加速运动，加速度为200 m／s2，此时为火箭弹飞行的主动阶段，时长为10 s，而后利用惯性飞行，假设惯性飞行阶段火箭弹以最大速度做匀速运动；火箭弹在整个仿真过程中做匀速俯仰运动，转过的角度为π／2，并以ωs＝70 r／s的速率旋转，总时长为180 s。

按照上述系统参数和机动方式分别仿真刻度系数误差和安装误差对导航精度的影响，由于转速大，图中的曲线很密集，为了便于识别，这里选取结果中的后10 s作为仿真结果，如图2-4、图2-5、图2-6所示，（a）为考虑所有误差时的姿态误差仿真结果，（b）为只考虑刻度系数误差时的姿态误差仿真结果，（c）为只考虑零偏和常值漂移时的姿态误差仿真结果。

图2-4　东向姿态误差

（a）考虑所有误差；（b）只考虑刻度系数误差；（c）只考虑零偏和常值漂移

图2-5　北向姿态误差(www.xing528.com)

（a）考虑所有误差；（b）只考虑刻度系数误差；（c）只考虑零偏和常值漂移

图2-6　天向姿态误差

（a）考虑所有误差；（b）只考虑刻度系数误差

图2-6　天向姿态误差（续）

（c）只考虑零偏和常值漂移

对比每组仿真结果中的（a）、（b）可看出，在旋转调制的条件下，刻度系数误差单独造成的导航姿态误差与多种误差参数共同造成的导航姿态误差变化趋势相同，峰值也差别不大；从每组结果的最后一幅图可看出，在旋转条件下三个方向的零偏和常值漂移对导航精度影响很小，可忽略不计，说明了刻度系数误差为影响弹丸飞行精度的主要误差参数。与2.4.1小节所推导出的结果一致，即惯性器件零偏可以被旋转运动调制，而影响弹丸导航精度的主要因素是刻度系数误差。

通过理论分析和仿真验证可知，在发射前对弹载惯导进行误差标定时，必须对刻度系数误差进行标定，而对于安装误差以及器件零偏则可结合实际选择性进行标定，以达到缩短标定时间、提高标定效率的目的。