迷光の影響を低減するために、全天候星光方位計は一般的に狭い視野を採用しており、同時に1つの恒星しか観測できず姿勢情報を出力できません。本論文では、単一星測定に基づく星光慣性複合航法システムを提案します。まず、慣性航法の出力する姿勢および位置情報に基づき、回転台と星光方位計の鏡を制御して目標航法星の観測を保証します。次に、慣性航法の誤差モデルに基づいてシステム状態方程式を構築し、星光方位計が測定した航法星の方向ベクトルに基づき測定方程式を作成し、カルマンフィルタアルゴリズムを用いて慣性航法の出力する姿勢および位置情報を補正します。本手法は星光方位計と慣性航法の取付誤差をシステム状態量として導入し、航法情報の補正と同時に取付誤差を推定するため、実験室での較正は不要です。シミュレーションを通じて、異なる取付姿勢誤差および異なる慣性航法・星光方位計の誤差が複合航法システムの航法精度に与える影響を解析しました。結果は、本手法を用いて1時間航法した場合、位置精度は90m以内、姿勢精度は8秒以内であり、実験室で較正した取付姿勢を用いた航法に比べ精度が向上していることを示しました。最後に静的航法実験を行い、結果は複合航法の位置誤差が102.90mで、実験室較正取付姿勢を直接用いた場合に比べ約45.39%改善し、本アルゴリズムの有効性を検証しました。

星光慣性複合航法;取付誤差推定;誤差解析;カルマンフィルタ