Test and evaluation of long-endurance rotary modulation inertial navigation system

YU Xudong; LI Ding; GAO Lifu; LEI Wen

doi:10.37188/OPE.20233117.2525

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Test and evaluation of long-endurance rotary modulation inertial navigation system

Micro\/Nano Technology and Fine Mechanics | 更新时间：2026-09-11

- Test and evaluation of long-endurance rotary modulation inertial navigation system
- Optics and Precision Engineering Vol. 31, Issue 17, Pages: 2525-2533(2023)
- 作者机构：
  
  1.国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南长沙 410073
  2.国防科技大学南湖之光实验室，湖南长沙 410073
  3.海军装备部驻湘潭地区军事代表室，湖南湘潭 411100
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20233117.2525
  CLC： U666.12
- Received：31 December 2022，
  
  Revised：2023-02-01，
  
  Published：10 September 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
于旭东,李鼎,高立夫等.长航时旋转调制惯导系统试验测试评估[J].光学精密工程,2023,31(17):2525-2533.

YU Xudong,LI Ding,GAO Lifu,et al.Test and evaluation of long-endurance rotary modulation inertial navigation system[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(17):2525-2533.
于旭东,李鼎,高立夫等.长航时旋转调制惯导系统试验测试评估[J].光学精密工程,2023,31(17):2525-2533. DOI： 10.37188/OPE.20233117.2525.

YU Xudong,LI Ding,GAO Lifu,et al.Test and evaluation of long-endurance rotary modulation inertial navigation system[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(17):2525-2533. DOI： 10.37188/OPE.20233117.2525.

摘要

随着旋转调制惯导系统精度的不断提升，单次导航实验周期越来越长，试验周期急剧增加，为试验鉴定和评估带来了困难。为合理评价长航时旋转调制惯导系统的导航精度，首先介绍了一种兼具自标定、自对准功能和导航功能的一体式旋转调制方案，将惯导系统自标定、自对准状态和导航过程中的旋转路径进行统一；然后提出了一种基于重复样本的长航时旋转调制惯导系统长周期导航测试方法，该方法可以更高效快捷地完成所需全部导航测试评估任务；最后，利用实验室30天的长航时导航测试数据进行了实验验证，最大定位误差为0.71（归一化），与独立航次统计结果相当，同时利用车载动态试验验证明了该方法的有效性和可行性。该方法可以大幅缩短导航系统测试的周期，为长航时惯导装备研制和试验测试评估提供有效手段。

Abstract

Prior to formally equipping an inertial navigation system （INS）， its navigation accuracy must be evaluated based on the national military standards. Owing to the continuous accuracy improvements of the rotary modulation INS， the duration of a single-navigation experimental cycle is increasing， thereby causing challenges to test and evaluate the INS system. Thus， to evaluate the navigation accuracy of a long-endurance rotary modulation INS， first， this study introduces an integrated rotary modulation scheme with self-calibration， self-alignment， and navigation functions that unify the self-calibration and self-alignment state of the INS and the rotation path in the navigation process. Subsequently， this study proposes a long-period navigation test method based on repeated samples for long-endurance rotary modulation INS to improve all required navigation testing and evaluation tasks. Finally， the study obtains and uses 30-day long-endurance navigation laboratory-test data to test and verify the maximum position error （0.71， normalized， which is equivalent to the statistical results of independent voyages）. Furthermore， the effectiveness and feasibility of the proposed method are verified using a vehicle dynamics test. The results show that the proposed method can significantly shorten the test cycle. Thus， this study provides an effective approach for developing and evaluating long-endurance rotary modulation INS.

关键词

Keywords

references

TITTERTON D H ， WESTON J L . Strapdown Inertial Navigation Technology ［M］. 2nd ed . Reston， VA ： American Institute of Aeronautics and Astronautics ， 2004 . doi: 10.1049/pbra017e http://dx.doi.org/10.1049/pbra017e

乔川，李晓，庞少龙，等 . 基于单星测量的星光惯性组合导航［J］. 光学精密工程， 2021 ， 29 （ 3 ）： 503 - 512 . doi: 10.37188/OPE.20212903.0503 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20212903.0503

QIAO CH ， LI X ， PANG SH L ， et al . Starlight-inertial integrated navigation based on single star vector ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2021 ， 29 （ 3 ）： 503 - 512 . （in Chinese） . doi: 10.37188/OPE.20212903.0503 http://dx.doi.org/10.37188/OPE.20212903.0503

LEVINSON E ， MAJURE R . Accuracy enhancement techniques applied to the marine ring laser inertial navigator （MARLIN）［J］. Annual of Navigation ， 1987 ， 34 ： 64 - 86 . doi: 10.1002/j.2161-4296.1987.tb01490.x http://dx.doi.org/10.1002/j.2161-4296.1987.tb01490.x

YUAN B L ， LIAO D ， HAN S L . Error compensation of an optical gyro INS by multi-axis rotation ［J］. Measurement Science and Technology ， 2012 ， 23 ： 025102 . doi: 10.1088/0957-0233/23/2/025102 http://dx.doi.org/10.1088/0957-0233/23/2/025102

WANG Z C ， XIE Y P ， YU X D ， et al . A system-level calibration method including temperature-related error coefficients for a strapdown inertial navigation system ［J］. Measurement Science and Technology ， 2021 ， 32 （ 11 ）： 115117 . doi: 10.1088/1361-6501/ac0acd http://dx.doi.org/10.1088/1361-6501/ac0acd

于旭东，王宇，张鹏飞，等 . 单轴旋转惯导系统中陀螺漂移的精确校准［J］. 光学精密工程， 2012 ， 20 （ 6 ）： 1201 - 1207 . doi: 10.3788/ope.20122006.1201 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20122006.1201

YU X D ， WANG Y ， ZHANG P F ， et al . Calibration of RLG drift in single-axis rotation INS ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2012 ， 20 （ 6 ）： 1201 - 1207 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20122006.1201 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20122006.1201

王林，吴文启，魏国，等 . 联合旋转调制激光陀螺惯导性能在线评估［J］. 光学精密工程， 2018 ， 26 （ 3 ）： 578 - 587 . doi: 10.3788/ope.20182603.0578 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20182603.0578

WANG L ， WU W Q ， WEI G ， et al . Online performance evaluation of RLG INS based on joint rotation and modulation ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2018 ， 26 （ 3 ）： 578 - 587 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20182603.0578 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20182603.0578

舰艇惯性导航系统设计定型试验规程： GJB 427A-2009 ［S］. 葫芦岛：中国人民解放军海军第一试验区， 2009 . doi: 10.1109/ccdc.2009.5194612 http://dx.doi.org/10.1109/ccdc.2009.5194612

Code for finalization test for ship inertial navigation system ： GJB 427A-2009 ［S］. Huludao ： The first experimental area of the PLA navy ， 2009 . （in Chinese） . doi: 10.1109/ccdc.2009.5194612 http://dx.doi.org/10.1109/ccdc.2009.5194612

周金亮 . 舰船惯性导航系统试验方法研究［J］. 现代导航， 2014 ， 5 （ 1 ）： 26 - 28 .

ZHOU J L . Experiment method research on ship inertial navigation system ［J］. Modern Navigation ， 2014 ， 5 （ 1 ）： 26 - 28 . （in Chinese）

谢元平，范会迎，王子超，等 . 双轴旋转调制捷联惯导系统旋转方案优化设计［J］. 中国惯性技术学报， 2021 ， 29 （ 4 ）： 421 - 427， 436 .

XIE Y P ， FAN H Y ， WANG Z CH ， et al . Optimization design of rotation scheme for dual-axis rotation-modulation strapdown inertial navigation System ［J］. Journal of Chinese Inertial Technology ， 2021 ， 29 （ 4 ）： 421 - 427， 436 . （in Chinese）

FAN H Y ， XIE Y P ， WANG Z C ， et al . A unified scheme for rotation modulation and self-calibration of dual-axis rotating SINS ［J］. Measurement Science and Technology ， 2021 ， 32 ： 115113 . doi: 10.1088/1361-6501/ac12ff http://dx.doi.org/10.1088/1361-6501/ac12ff

YU X D ， WANG Z C ， FAN H Y ， et al . Suppression of the G-sensitive drift of laser gyro in dual-axis rotational inertial navigation system ［J］. Journal of Systems Engineering and Electronics ， 2021 ， 32 （ 4 ）： 822 - 830 . doi: 10.23919/jsee.2021.000071 http://dx.doi.org/10.23919/jsee.2021.000071

CAI Q Z ， YANG G L ， SONG N F ， et al . Systematic calibration for ultra-high accuracy inertial measurement units ［J］. Sensors （Basel， Switzerland）， 2016 ， 16 （ 6 ）： 940 . doi: 10.3390/s16060940 http://dx.doi.org/10.3390/s16060940

赵坤，胡小毛，刘伯晗 . 舰船长航时光纤陀螺惯导系统技术及未来发展［J］. 中国惯性技术学报， 2022 ， 30 （ 3 ）： 281 - 287 .

ZHAO K ， HU X M ， LIU B H . Technology and future development of long-endurance fiber optic gyro inertial navigation system for ships ［J］. Journal of Chinese Inertial Technology ， 2022 ， 30 （ 3 ）： 281 - 287 . （in Chinese）

袁保伦，饶谷音 . 光学陀螺旋转惯导系统原理探讨［J］. 国防科技大学学报， 2006 ， 28 （ 6 ）： 76 - 80 . doi: 10.3969/j.issn.1001-2486.2006.06.016 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-2486.2006.06.016

YUAN B L ， RAO G Y . On the theory of optical gyro rotating inertial navigation system ［J］. Journal of National University of Defense Technology ， 2006 ， 28 （ 6 ）： 76 - 80 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1001-2486.2006.06.016 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1001-2486.2006.06.016

Views

2567

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Simultaneous stress-strain measurement using digital speckle pattern interferometry

Review of Mamba-based methods for remote sensing image super-resolution

Design and implementation of a model for the characteristics of ground-based space target telescope's all day time detection capability

Strategies to overcome scale constraints for Chinese instrumentation companies

Inverse design of efficient achromatic metalens based on channel attention enhanced network

Related Author

YU Xudong

LI Ding

Related Institution

No data

AI问答

Address：No.3888 Dong Nanhu Road, Changchun, Jilin, China Postal code：130033
Tel：0431-86176855 Email：gxjmgc@ciomp.ac.cn
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 吉ICP备11002662号-17 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰