捷联惯导系统在使用过程中,由于其误差随时间积累特性,每隔一段时间就要将设备从载体卸下来返回基地进行重新标定处理,不仅浪费人力、物力,更使系统无法满足舰艇长航要求。尤其是近年来,我国海军正处于从“近海防御到远海防卫”的重要战略转型期,国防建设要求惯性导航系统必须拥有高精度和长时间自主导航能力,因此,发展捷联惯导系统的在线自主标定技术已是刻不容缓。捷联惯导系统在线标定技术的目的就是在设备不拆离载体的情况下,在线对惯性测量元件进行标定处理以拟补其误差随时间累计的缺点,使其能够满足长航要求。本论文以强跟踪CKF滤波算法为核心,利用舰船的主惯导设备辅助子惯导进行在线标定,其主要研究内容包括:1.分析了捷联惯导系统的内杆臂效应和主子惯导系统的外杆臂效应误差原理,并对两种杆臂的标定方法进行了详细探讨。其中,对内杆臂的标定采用的是线性误差模型,滤波方法采用传统的卡尔曼滤波;对外杆臂的标定采用的是非线性误差模型,滤波方法采用UKF滤波。最后,在理论分析的基础上进行了仿真验证。2.针对主子惯导系统间信息传递存在延迟性问题,将时间延迟分为:标称延迟和随机延迟,并分别进行了误差分析和延迟补偿。对于标称延迟时间的处理是将子惯导信息内插值到标称主惯导信息产生时刻,重新进行卡尔曼滤波;对于随机延迟时间的处理是将其等效为附加观测噪声,并对滤波方程进行优化。最后,以内场系统级标定为例,验证了本文所述方法的正确性和有效性。3.针对舰船航行时惯导系统误差非线性问题,从系统的可观测性分析入手,讨论了舰船处于系泊状态下和舰船处于航向状态下惯性敏感元件误差参数的可观测性。其次,本文重点分析了强跟踪CKF滤波方法,以提高对模型状态的跟踪能力及其自身的鲁棒性。最后,针对惯导系统在线标定方法进行了计算机仿真验证。4.在前几项研究的基础上进行了松花江江试实验,实验以法国IXSEA公司研制的Phins惯导系统为主惯导,来辅助在校标定光纤惯导设备。实验后选取了较为平稳的数据段进行了滤波处理,从滤波结果图中可以看到,本文所述在线标定算法能够标定出IMU的相应误差项,为在线标定技术的实际应用提供了理论依据。