惯性导航系统解算方法

摘要

本发明涉及惯性导航系统应用技术领域，提供一种惯性导航系统解算方法。该惯性导航系统解算方法，包括如下步骤：建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误差参数；将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算。本发明通过建立虚拟数学平台坐标系，使惯性测量单元的标定不受载体结构或安装形式的约束，可在不破坏系统硬件结构条件下，实现在虚拟数学平台坐标系观测标定任务，再将解算标定结果映射至解算数学平台坐标系进行解算，提高对误差参数解算标定的可观测性和便捷性。

权利要求

1.一种惯性导航系统解算方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；其中，所述解算数学平台坐标系包括参考坐标系、待标定陀螺坐标系和待标定加速度计坐标系，所述虚拟数学平台坐标系包括虚拟参考坐标系、虚拟陀螺坐标系和虚拟加速度计坐标系，其中，所述参考坐标系和所述虚拟参考坐标系均为正交坐标系，所述待标定陀螺坐标系、所述待标定加速度计坐标系、所述虚拟陀螺坐标系和所述虚拟加速度计坐标系均为非正交坐标系；

将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系进行观测，获得第一误差参数；其中，所述第一转换式为：其中，p为参考台体坐标系；p1为虚拟参考台体坐标系；g为待标定陀螺坐标系；g1为虚拟陀螺坐标系，a为待标定加速度计坐标系；a1为虚拟加速度计坐标系， 为加速度计本体坐标系至虚拟加速度计本体坐标系转换矩阵， 为陀螺本体坐标系至虚拟陀螺本体坐标系转换矩阵， 为参考台体坐标系至虚拟参考台体坐标系转换矩阵；

将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算；其中，第一误差参数包括第一加速度计误差参数，第二转换式包括将第一加速度计误差参数转换至解算数学平台坐标系的第二子转换式，第二子转换式为：其中， 为加速度计坐标系标度因数， 为加速度

计坐 标 系 安 装误 差 ， 为 虚拟 加 速 度计 坐 标 系标 度 因 数 ，为虚拟加速度计坐标系安装误差；具体的， 分别为加速度计坐标系标度因数， 分别为虚拟加速度计坐标系标度因数，分别为加速度计坐标系安装误差， 分别为虚拟加速度计坐标系安装误差。

2.根据权利要求1所述的惯性导航系统解算方法，其特征在于，所述将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行观测步骤中，所述第一误差参数包括第一陀螺误差参数，所述第二转换式包括将第一陀螺误差参数转换至解算数学平台坐标系的第一子转换式，所述第一子转换式为：其中， 为陀螺坐标系标度因数， 为陀螺坐标

系安装误差， 为虚拟陀螺坐标系标度因数， 为虚

拟陀螺坐标系安装误差；

其中， 分别为陀螺坐标系标度因数， 分别为虚拟陀螺坐

标系标度因数， 分别为陀螺坐标系安装误差，

分别为虚拟陀螺坐标系安装误差。

3.根据权利要求1所述的惯性导航系统解算方法，其特征在于，所述将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系进行观测，获得第一误差参数步骤中，包括：对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标系中的第一误差参数。

4.根据权利要求3所述的惯性导航系统解算方法，其特征在于，所述对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据解算时进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标系中的误差参数步骤中，包括：通过卡尔曼滤波器的误差方程对误差状态进行预测，通过卡尔曼滤波器的观测方程对预测的误差状态进行更新，进而解算标定出第一误差参数。

5.根据权利要求1所述的惯性导航系统解算方法，其特征在于，还包括如下步骤：将解算数学平台坐标系直接获得的第二误差参数按照第三转换式转换至虚拟数学平台坐标系，通过虚拟数学平台坐标系对第二误差参数进行核验。

6.根据权利要求5所述的惯性导航系统解算方法，其特征在于，所述第二误差参数包括第二陀螺误差参数，所述第三转换式包括将第二陀螺误差参数转换至虚拟数学平台坐标系的第三子转换式，所述第三子转换式为：其中，S为陀螺标度因数；μ为陀螺安装误差。

7.根据权利要求5所述的惯性导航系统解算方法，其特征在于，所述第二误差参数包括第二加速度计误差参数，所述第三转换式包括将第二加速度计误差参数转换至虚拟数学平台坐标系的第四子转换式，所述第四子转换式为：其中，S为加速度计标度因数；τ为加速度计安装误差。

说明书

惯性导航系统解算方法

技术领域

[0001] 本发明涉及惯性导航系统应用技术领域，尤其涉及一种惯性导航系统解算方法。

背景技术

[0002] 高精度惯性导航系统自标定方法以解算误差作为观测量对系统误差参数进行辨识的标定方法，陀螺仪、加速度计的各误差量通过误差传播影响系统的解算输出，通过获取
解算误差的全部或部分信息，就可对IMU（Inertial Measurement Unit，惯性测量单元）各
标定参数做出估计，需要合理的激励次序激励误差模型全部误差参数，实现误差参数全部
可观测。

[0003] 然而，受现有的惯性元件的载体结构或安装形式的约束，误差参数无法直接在解算数学平台中完成自标定和观测。

发明内容

[0004] 本发明提供一种惯性导航系统解算方法，用以解决现有技术中误差参数无法直接在解算数学平台中完成自标定和观测的缺陷，完成基于虚拟数学平台坐标系对误差参数的
估计，实现误差参数标定的可观测。

[0005] 本发明提供一种惯性导航系统解算方法，包括如下步骤：

[0006] 建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；

[0007] 将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系进行观测，获得第一误差参数；

[0008] 将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算。

[0009] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式步骤中，所述解算数
学平台坐标系包括参考坐标系、待标定陀螺坐标系和待标定加速度计坐标系，所述虚拟数
学平台坐标系包括虚拟参考坐标系、虚拟陀螺坐标系和虚拟加速度计坐标系，其中，所述参
考坐标系和所述虚拟参考坐标系均为正交坐标系，所述待标定陀螺坐标系、所述待标定加
速度计坐标系、所述虚拟陀螺坐标系和所述虚拟加速度计坐标系均为非正交坐标系。

[0010] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误差参数步
骤中，所述第一转换式为：

[0011]

[0012] 其中，p为参考台体坐标系；p1为虚拟参考台体坐标系；g为待标定陀螺坐标系；g1为虚拟陀螺坐标系，a为待标定加速度计坐标系；a1为虚拟加速度计坐标系， 为加速度计本
体坐标系至虚拟加速度计本体坐标系转换矩阵， 为陀螺本体坐标系至虚拟陀螺本体坐标
系转换矩阵， 为参考台体坐标系至虚拟参考台体坐标系转换矩阵。

[0013] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算步骤中，所述第一误差参数包括第一陀螺误差参
数，所述第二转换式包括将第一陀螺误差参数转换至解算数学平台坐标系的第一子转换
式，所述第一子转换式为：

[0014]

[0015] 其中， 为陀螺坐标系标度因数， 为陀螺坐标系安装误差， 为虚拟陀螺坐标系标度因数，
为虚拟陀螺坐标系安装误差；

[0016] 其中， 、 、 分别为陀螺坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟陀螺坐标系标度因数， 、 、 、 、 、 分别为陀螺坐标系安装误差， 、 、 、 、 、 分别
为虚拟陀螺坐标系安装误差。

[0017] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算步骤中，所述第一误差参数包括第一加速度计误
差参数，所述第二转换式包括将第一加速度计误差参数转换至解算数学平台坐标系的第二
子转换式，所述第二子转换式为：

[0018]

[0019] 其中， 为加速度计坐标系标度因数，为加速度计坐标系安装误差， 为虚拟加速度
计坐标系标度因数， 为虚拟加速度计坐标系安装误差；

[0020] 其中， 、 、 分别为加速度计坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟加速度计坐标系标度因数， 、 、 、 、 、 分别为加速度计坐标系安装误差， 、 、 、 、 、
分别为虚拟加速度计坐标系安装误差。

[0021] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误差参数步
骤中，包括：

[0022] 对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标系中的第一误差参数。

[0023] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据解算时进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标
系中的误差参数步骤中，包括：

[0024] 通过卡尔曼滤波器的误差方程对误差状态进行预测，通过卡尔曼滤波器的观测方程对预测的误差状态进行更新，进而解算标定出第一误差参数。

[0025] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，还包括如下步骤：

[0026] 将解算数学平台坐标系直接获得的第二误差参数按照第三转换式转换至虚拟数学平台坐标系，通过虚拟数学平台坐标系对第二误差参数进行核验。

[0027] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述第二误差参数包括第二陀螺误差参数，所述第三转换式包括将第二陀螺误差参数转换至虚拟数学平台坐标系的第三子
转换式，所述第三子转换式为：

[0028]

[0029] 其中，  为陀螺标度因数；为陀螺安装误差。

[0030] 根据本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，所述第二误差参数包括第二加速度计误差参数，所述第三转换式包括将第二加速度计误差参数转换至虚拟数学平台坐标系
的第四子转换式，所述第四子转换式为：

[0031]

[0032] 其中，  为加速度计标度因数；  为加速度计安装误差。

[0033] 本发明的有益效果是：

[0034] 本发明提供的惯性导航系统解算方法，包括如下步骤：建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；将解算数学平台坐
标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误
差参数；将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算，通过建立
虚拟数学平台坐标系，使惯性测量单元的标定不受载体结构或安装形式的约束，可在不破
坏系统硬件结构条件下，实现在虚拟数学平台坐标系观测标定任务，再将误差参数标定结
果映射至解算数学平台坐标系进行解算，提高对误差参数解算标定的可观测性和便捷性。

[0035] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0036] 为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些
实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附
图获得其他的附图。

[0037] 图1是本发明提供的惯性导航系统解算方法的步骤示意图；

[0038] 图2是本发明提供的惯性导航系统解算方法中虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系的关系图。

具体实施方式

[0039] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

[0040] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此
不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0041] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领
域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

[0042] 在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第
一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或
仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”
可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特
征。

[0043] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性
表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可
以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领
域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合。

[0044] 下面结合图1和图2描述本发明的一种惯性导航系统解算方法，包括如下步骤：

[0045] 建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；

[0046] 将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系进行观测，获得第一误差参数；

[0047] 将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算。

[0048] 在一些实施例中，建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式步骤中，解算数学平台坐标系包括参考坐标系、待标定
陀螺坐标系和待标定加速度计坐标系，虚拟数学平台坐标系包括虚拟参考坐标系、虚拟陀
螺坐标系和虚拟加速度计坐标系，其中，参考坐标系和虚拟参考坐标系均为正交坐标系，待
标定陀螺坐标系、待标定加速度计坐标系、虚拟陀螺坐标系和虚拟加速度计坐标系均为非
正交坐标系。

[0049] 在一些实施例中，将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误差参数步骤中，第一转换式为：

[0050]

[0051] 其中，p为参考台体坐标系；p1为虚拟参考台体坐标系；g为待标定陀螺坐标系；g1为虚拟陀螺坐标系，a为待标定加速度计坐标系；a1为虚拟加速度计坐标系， 为加速度计本
体坐标系至虚拟加速度计本体坐标系转换矩阵， 为陀螺本体坐标系至虚拟陀螺本体坐标
系转换矩阵， 为参考台体坐标系至虚拟参考台体坐标系转换矩阵。

[0052] 在一些实施例中，将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算步骤中，第一误差参数包括第一陀螺误差参数，第二转换式包括将第一陀螺误差参
数转换至解算数学平台坐标系的第一子转换式，第一子转换式为：

[0053]

[0054] 其中， 为陀螺坐标系标度因数， 为陀螺坐标系安装误差， 为虚拟陀螺坐标系标度因数，
为虚拟陀螺坐标系安装误差。具体地， 、 、 分别为
陀螺坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟陀螺坐标系标度因数， 、 、 、 、 、
分别为陀螺坐标系安装误差， 、 、 、 、 、 分别为虚拟陀螺坐标系安装误
差。

[0055] 在一些实施例中，将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算步骤中，第一误差参数包括第一加速度计误差参数，第二转换式包括将第一加速度
计误差参数转换至解算数学平台坐标系的第二子转换式，第二子转换式为：

[0056]

[0057] 其中， 为加速度计坐标系标度因数，为加速度计坐标系安装误差， 为虚拟加速度计坐标系标度因数，
为虚拟加速度计坐标系安装误差。具体： 、 、 分别为
加速度计坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟加速度计坐标系标度因数， 、 、 、 、
、 分别为加速度计坐标系安装误差， 、 、 、 、 、 分别为虚拟加速度计坐标
系安装误差。

[0058] 在一些实施例中，将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误差参数步骤中，包括：

[0059] 对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标系中的第一误差参数。

[0060] 在一些实施例中，对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据解算时进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标系中的误差参数步骤中，包括：

[0061] 通过卡尔曼滤波器的误差方程对误差状态进行预测，通过卡尔曼滤波器的观测方程对预测的误差状态进行更新，进而解算标定出第一误差参数。

[0062] 在一些实施例中，还包括如下步骤：

[0063] 将解算数学平台坐标系直接获得的第二误差参数按照第三转换式转换至虚拟数学平台坐标系，通过虚拟数学平台坐标系对第二误差参数进行核验。

[0064] 在一些实施例中，第二误差参数包括第二陀螺误差参数，第三转换式包括将第二陀螺误差参数转换至虚拟数学平台坐标系的第三子转换式，第三子转换式为：

[0065]

[0066] 其中，  为陀螺标度因数；  为陀螺安装误差。

[0067] 在一些实施例中，第二误差参数包括第二加速度计误差参数，第三转换式包括将第二加速度计误差参数转换至虚拟数学平台坐标系的第四子转换式，第四子转换式为：

[0068]

[0069] 其中，  为加速度计标度因数；  为加速度计安装误差。

[0070] 本发明提供的一种惯性导航系统解算方法，具体包括如下步骤：

[0071] S10、建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；

[0072] 其中，解算数学平台坐标系包括参考坐标系、待标定陀螺坐标系和待标定加速度计坐标系;

[0073] 虚拟数学平台坐标系包括虚拟参考坐标系、虚拟陀螺坐标系和虚拟加速度计坐标系;

[0074] 进一步地，参考坐标系和虚拟参考坐标系均为正交坐标系，待标定陀螺坐标系、待标定加速度计坐标系、虚拟陀螺坐标系和虚拟加速度计坐标系均为非正交坐标系；

[0075] 如图2所示，本实施例中，  为参考台体坐标系的三轴；  为虚拟参考台体坐标系的三轴；  为待标定陀螺坐标系的三轴；  为虚拟陀螺坐标系的三轴， 
为待标定加速度计坐标系的三轴；  为虚拟加速度计坐标系的三轴。

[0076] S20、将解算数学平台坐标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误差参数；

[0077] 也就是说，基于解算数学平台坐标系的获得惯性测量单元的原始脉冲数据，其中，陀螺的原始脉冲数据记为  ，加速度计的原始脉冲数据记为  ;

[0078] S21、建立解算数学平台坐标系与虚拟数学平台坐标系之间的转换关系，即第一转换式。本实施例中，第一转换式具体为：

[0079]

[0080] 其中，p为参考台体坐标系；p1为虚拟参考台体坐标系；g为待标定陀螺坐标系；g1为虚拟陀螺坐标系，a为待标定加速度计坐标系；a1为虚拟加速度计坐标系， 为加速度计本
体坐标系至虚拟加速度计本体坐标系转换矩阵， 为陀螺本体坐标系至虚拟陀螺本体坐标
系转换矩阵， 为参考台体坐标系至虚拟参考台体坐标系转换矩阵。

[0081] S22、将陀螺的原始脉冲数据记为  ，加速度计的原始脉冲数据记为  对应代入第一转换式中，按照对应的转换矩阵，获得虚拟数学平台坐标系对应的虚拟陀螺原始脉
冲数据和虚拟加速度计原始脉冲数据，本实施例中，虚拟陀螺原始脉冲数据记为：  ；

[0082] 虚拟加速度计原始脉冲数据记为：  。

[0083] S23、对转换至虚拟数学平台坐标系的原始数据进行旋转激励次序处理，利用卡尔曼滤波器估计在虚拟数学平台坐标系中的第一误差参数，也就是说，通过对虚拟陀螺原始
脉冲数据和虚拟加速度计原始脉冲数据进行旋转激励次序，通过卡尔曼滤波器的误差方程
对误差状态进行预测，通过卡尔曼滤波器的观测方程对预测的误差状态进行更新，进而解
算标定出第一误差参数，进而实现第一误差参数在虚拟数学平台坐标系中的可观测。

[0084] S30、将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台坐标系进行解算，具体的，第一误差参数包括第一陀螺误差参数，第二转换式包括将第一陀螺误差参数转换至解
算数学平台坐标系的第一子转换式，第一子转换式为：

[0085]

[0086] 其 中 ，本 实 施 例 中 ， 为 陀 螺 坐 标 系 标 度 因 数 ，为陀螺坐标系安装误差， 为虚拟陀螺坐标系
标度因数， 为虚拟陀螺坐标系安装误差。具体： 、 、
分别为陀螺坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟陀螺坐标系标度因数， 、 、
、 、 、 分别为陀螺坐标系安装误差， 、 、 、 、 、 分别为虚拟陀
螺坐标系安装误差；

[0087] 实现将第一陀螺误差参数由虚拟数学平台坐标系转换到解算数学平台坐标系，满足对第一陀螺误差参数在解算数学平台坐标系的观测的要求。

[0088] 进一步地，第一误差参数包括第一加速度计误差参数，第二转换式包括将第一加速度计误差参数转换至解算数学平台坐标系的第二子转换式，第二子转换式为：

[0089]

[0090] 其中， 为加速度计坐标系标度因数，为加速度计坐标系安装误差， 为虚拟加速度
计坐标系标度因数， 为虚拟加速度计坐标系安装误差。具
体的， 、 、 分别为加速度计坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟加速度计坐标
系标度因数， 、 、 、 、 、 分别为加速度计坐标系安装误差， 、 、 、 、
、 分别为虚拟加速度计坐标系安装误差；

[0091] 实现将第一加速度计误差参数由虚拟数学平台坐标系转换到解算数学平台坐标系，满足对第一加速度计误差参数在解算数学平台坐标系的观测的要求。

[0092] 首先需要说明的是，本发明以外方位和内方位三轴旋转式惯性导航系统为例，自标定的核心就是设计一套合理的旋转次序，激励误差参数的可观测性，一般内方位三轴旋
转式惯导系统的旋转激励次序不能直接用于外方位旋转式惯性导航系统，同理，外方位三
轴旋转式惯性导航系统的旋转激励次序也不能直接用于内方位三轴旋转式惯性导航系统，
目前内方位三轴旋转式惯性导航系统的自标定旋转激励次序相对成熟，本发明在实际解算
数学平台坐标系的基础上通过定义虚拟数学解算平台，在内方位三轴旋转式惯性导航系统
的旋转激励次序的条件下，实现外方位三轴旋转式惯性导航系统的误差在虚拟解算数学平
台坐标系中的可观测性，实现自标定激励次序不变的情况，不同结构形式惯性导航系统误
差参数的可观测性。

[0093] 将解算数学平台坐标系直接获得的第二误差参数按照第三转换式转换至虚拟数学平台坐标系，通过虚拟数学平台坐标系对第二误差参数进行核验；具体的，第二误差参数
包括第二陀螺误差参数，第三转换式包括将第二陀螺误差参数转换至虚拟数学平台坐标系
的第三子转换式，第三子转换式为：

[0094]

[0095] 其 中 ，本 实 施 例 中 ， 为 陀 螺 坐 标 系 标 度 因 数 ，为陀螺坐标系安装误差， 为虚拟陀螺坐标
系标度因数， 为虚拟陀螺坐标系安装误差。具体的， 、
、 分别为陀螺坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟陀螺坐标系标度因数， 、
、 、 、 、 分别为陀螺坐标系安装误差， 、 、 、 、 、 分别为虚拟陀
螺坐标系安装误差。

[0096] 进一步地，第二误差参数包括第二加速度计误差参数，第三转换式包括将第二加速度计误差参数转换至虚拟数学平台坐标系的第四子转换式，第四子转换式为：

[0097]

[0098] 其中 ，本实施 例中 ， 为加速 度计坐标 系标度因数 ，为加速度计坐标系安装误差， 为虚拟加速
度计坐标系标度因数， 为虚拟加速度计坐标系安装误差。
具体的， 、 、 分别为加速度计坐标系标度因数， 、 、 分别为虚拟加速度计坐
标系标度因数， 、 、 、 、 、 分别为加速度计坐标系安装误差， 、 、 、 、
、 分别为虚拟加速度计坐标系安装误差。

[0099] 本发明提供的惯性导航系统解算方法，包括如下步骤：建立虚拟数学平台坐标系，并获得虚拟数学平台坐标系与解算数学平台坐标系之间的第一转换式；将解算数学平台坐
标系的惯性测量单元的原始数据按照第一转换式转换至虚拟数学平台坐标系，获得第一误
差参数；将第一误差参数按照第二转换式转换至解算数学平台进行解算，通过建立虚拟数
学平台坐标系，使惯性测量单元的标定不受载体结构或安装形式的约束，可在不破坏系统
硬件结构条件下，实现在虚拟数学平台坐标系解算标定任务，再将解算标定结果映射至解
算数学平台坐标系进行观测，提高对误差参数解算标定的可观测性和便捷性。

[0100] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单
元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其
中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性
的劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0101] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。