全局可观测性分析的SINS/CNS快速标定方法

星敏感器安装误差是制约SINS/CNS导航精度的主要因素之一,有必要在使用前对其进行标定,特别是小视场星敏感器无法根据单幅星图得到姿态信息.文中提出了一种SINS/CNS组合导航系统的快速高精度标定方法,利用惯导输出的姿态、速度以及星敏感器测量的矢量信息构造量测,建立卡尔曼滤波模型,实现安装误差和惯性器件常值误差的地面标定.通过全局可观测性分析,详细给出了系统在不同的姿态和观测星点的情况下的可观测性并进行了验证.仿真结果证明:至少需要进行两个轴向的转动、三次观星且需避免将星点位于星敏测量原点,才能高精度估计出星敏感器三轴安装误差,而对于大视场星敏感器来说部分惯组姿态不利于提高系统可观测度,该方法对姿态和星敏感器安装误差的估计精度均在0.5"内,陀螺和加速度计的常值误差分别小于0.000 7(°)/h和0.3μg,无需精密的外部设备和人工参考即可实现高精度标定,对SINS/CNS组合导航系统的观星方案设计有一定意义.