基于多频段重力扰动的惯性导航系统重力补偿方法研究

• Published in: 测绘学报 Vol. 52; no. 8; pp. 1255 - 1267
• Main Authors: 张盼盼, 武凛, 鲍李峰, 李倩倩, 刘会, 席梦寒, 王勇
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量学与地球动力学国家重点实验室,湖北武汉430071 01.12.2023; 河南工程学院土木工程学院,河南郑州451191%中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量学与地球动力学国家重点实验室,湖北武汉430071
• Subjects: 剩余地形模型; residual terrain model; EIGEN-6C4; multispectral gravity disturbance; gravity disturbance compensation; 重力扰动补偿; 惯性导航系统; 多频段重力扰动; inertial navigation system
• ISSN: 1001-1595
• DOI: 10.11947/j.AGCS.2023.20220053

P227.9; 重力扰动补偿技术是进一步提升高精度惯性导航系统定位精度的一种重要手段.本文针对重力扰动对高精度惯性导航系统的影响,深入分析重力扰动影响惯性导航系统的误差特征与频率特征,通过将多频段重力扰动引入惯性导航解算,对采用多频段重力扰动实现惯性导航系统重力补偿的方法进行了研究.研究表明,水平重力扰动在惯导输出中可造成舒勒振荡变化的导航误差,且误差振幅与重力扰动的大小成正比.北向或东向的重力扰动分量除了引起纬度/经度方向的速度和位置误差外,也可通过水平通道间的交叉耦合效应引起经纬度另一方向的速度和位置误差.特别对于低速运行的水下载体,水平重力扰动的高频信号对惯性导航系统的位置影响更为显著.为补偿水平重力扰动引起的惯性导航误差,提出基于重力场模型联合剩余地形模型技术确定多频段重力扰动的重力补偿方法,可有效恢复重力扰动的高频信号.通过开展船载和陆地车载动态试验,验证了该重力补偿方法的有效性,该补偿方法能减弱惯性导航的误差振荡趋势,经过补偿后的车载和船载双轴旋转调制惯性导航系统位置定位精度最大分别提高了约13.2％和17.9％.