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惯性导航(INS)具有信息全面、完全自主、高度隐蔽和高精度等优势,在航空、航海和航天等众多领域得到了广泛使用。但由于惯性器件的误差会随着使用的时间和环境条件等因素的改变而改变,会导致系统在工作一段时间后出现精度下降,需要对惯组进行重新标定。对于机载捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)的标定而言,传统上需要定期将惯组从载机上拆卸下来,通过返厂重新安装到转台上完成标定,成本高、周期长,也影响运载体的使用效率。为了在确保惯组精度的同时提高其可维护性,实现延长标定周期甚至达到免标定的目的,本文针对机载惯组的在线标定技术进行了研究。利用全球定位系统(Global Positioning System,GPS)提供的外部观测信息以及载机自身的机动,通过Kalman滤波器对机载捷联惯导的各项误差进行估计,从而实现在线标定。本文主要包括以下研究内容:首先,对SINS和GPS的工作原理和误差传播特性展开研究,建立SINS/GPS组合导航系统的误差模型;同时设计轨迹发生器,从而模拟得到飞机在各种飞行状态下(包括起飞、降落、转弯、匀速、匀变速飞行等)的飞行参数信息(包括姿态、位置、速度等),同时解算得到惯性器件的比力和角增量信息;其次,对SINS/GPS组合导航系统的可观测性问题展开研究,利用分段线性定常系统(Piece-Wise Constant System,PWCS)并结合奇异值分解法(Singular Value Decomposition,SVD),对不同机动状态下SINS和GPS的模拟数据进行仿真分析,得到不同机动状态对系统的可观测性和可观测度产生的具体影响。然后,通过Matlab仿真来验证不同机动状态下滤波器对误差的估计效果,利用不同机动状态进行组合的方式,最终得到了一条相对最优的标定轨迹,即:匀加速+S机动+匀速直线运动。利用这条轨迹,能对陀螺仪估计出0.001°/h的精度,对加速度计估计出1E-04 m/s^2的精度。此外,还得到了并不是越复杂的机动组合对误差估计效果越好,组合时不同机动方式之间有一段缓冲时间更有利于提高估计精度的结论。最后,将实际的惯组放置于转台上,人为添加部分惯性器件误差,通过旋转惯组模拟飞机的转弯动作,将滤波器的估计结果与Matlab仿真结果进行对比,进一步验证了关于陀螺仪和加速度计在各状态下的可观测性的相关结论。另外,惯组转动实验结果也得到了一个仿真实验未得出的结论,即:在旋转改变航向的基础上再进行滚转,既可以有效提高两个水平陀螺的收敛速度和精度,同时也能加快天向陀螺的收敛速度。