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图10.4用经／纬度表示的简化惯导系统原理
10.2.2实现惯性导航要解决的问题
10.2.2.1有害加速度的消除
由于使用的加速度计和陀螺都是惯性元件，加速度计测量酌加速度是飞机相对惯性空间
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的绝对加速度。当地球自转时，加速度计的输出除了飞机相对地面的相对加速度外，还有牵
连和哥氏加速度两项，而导航参数的计算需要的是飞机相对地面的相对加速度，因此必须消
除有害加速度的影响。
10.2.2.2 陀螺稳定平台跟踪的坐标系类型
陀螺稳定平台跟踪什么样的坐标系类型是惯性导航系统的首要问题，在惯导系统中应用
的坐标系主要有惯性坐标系、地球坐标系、地理坐标系、机体坐标系等。飞机上使用的惯导
系统其陀螺稳定平台跟踪的是地理坐标系或当地水平面。
10.2.2.3初始对准技术
由惯导系统的原理可知，惯性导航系统初始条件必须预先精确给定，以便在惯性导航开
始工作时，平台能够准确地对准在水平位置和基准方位位置。平台的初始对准技术是惯性导
航的关键技术之一。
10.2.2.4计算机的功能和精度
在惯导系统技术中，如何保证导航计算的实现，计算机担负着重要责任，因而计算机所
能实现的功能及精度非常重要。
10.3 惯性导航系统误差及初始对准
惯性导航系统的误差源有许多，其中主要有陀螺仪和加速度计本身的误差、安装误差和
标度误差，系统的初始条件误差，系统的计算误差以及各种干扰引起的误差等。平台式惯导
和捷联式惯导虽有较大的差别，但因其基本I作原理没有本质的区别，因而基本误差特性大
致上是相同的，不同的只是误差的大小有别。如捷联式系统的计算误差、环境条件的影响等
较大。本节重点介绍惯性导航系统的基本误差特性，而不再分平台式和捷联式系统了。
由惯导系统原理可知，惯导系统在进入正常的导航工作状态之前，应当首先进行系统的
初始化工作。惯导系统的初始化包括，给定初始条件、惯导平台的初始对准、陀螺仪的测漂
和定标。第一项内容比较简单，容易引入，在静基座（地面）情况下，初始速度为零，初始
位置为当地的经、纬度；在动基座情况下，初始条件一般由外界提供；给定初始速度和位置
的操作也简单，只要将这些数值通过控制显示器送入计算机即可。第三项内容在陀螺性能比
较稳定的情况下，不需要每次启动都要进行。而第二项内容即惯导平台的初始对准，是将惯
导平台在系统开始工作时调整在所要求的坐标系内，使平台水平精度达10角秒、方位精度达
2～5角分左右。作为初始对准，除了精度要求外，对准速度或时间也是非常重要的指标。一
般民航飞机所用惯导系统的对准时间为15～20 min，最短的大约10 min。
10.3.1惯性导航系统误差
惯导系统的误差源有两类，一类是确定性的，另一类是随机性的。两粪误差源引起的系
统误差特性不同。
10.3.1.1 确定性误差源引起的系统误差特性
惯导系统中确定性误差源主要有陀螺仪和加速度计的安装误差、标度误差，初始条件误
差，系统的计算误差等。确定性误差源可以通过补偿方法加以消除。
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①安装误差。陀螺仪和加速度计安装时由于安装角度偏差而引起的误差，称为安装误
差。如果陀螺仪有1角分的安装误差角，大约产生0.0040/h的等效漂移；如果加速度计的
安装误差角为3角分，飞机的运动加速度为O.l g，则安装误差相当于10-4 g的加速度零位
误差。
②标度误差。加速度计和陀螺仪的输出是脉冲，每一个脉冲信号代表一个速度增量qA
（对加速度计）或一个角度增量qg（对陀螺仪），qA称为加速度计的标度因子，qg称为陀螺
仪的标度因子。qA和qg是通过测试确定的，并存在计算机内。在工作过程中，每次采样后，
将采样得到的脉冲数乘以标度因子就得到所要的增量。标度误差就是指在工作中的实际标度
因子和存放在计算机内的标度因子可能不一致，从而引起的误差。
如陀螺仪的标度误差为O.OOl，则由它产生的等效陀螺漂移大约为O.Olo/h；如加速度
计的标度误差为0.001，飞机的轴向加速度为10_1 g，则产生等效于10-4 g的加速度计零
位误差。
③初始条件误差。由于初始条件的不准确而引起的系统误差称为初始条件误差。初始条
件误差将引起常值的经度误差，以及系统其他振荡误差。
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空中领航学 下册(75)
