《惯性导航课程设计与实习》课程教学大纲

课程代码：1300790
课程负责人：朱智勤 牛小骥
课程中文名称：惯性导航课程设计与实习
课程英文名称：Lab of Inertial Navigation System
课程类别：专业必修
课程学分数：1
课程学时数：2周
授课对象：导航工程
本课程的前导课程：惯性导航原理、matlab或C语言程序设计
一、教学目的
在学习了前导课程“惯性导航原理”的基础上，通过一组实验来进一步了解和掌握惯导工作原理，积累惯导系统使用和维护经验，并设计实现惯导算法，处理、分析实际惯导数据。通过实践来保障学生对惯导知识的消化吸收。
二、教学要求
本课程包含三个相对独立又相互关联的实验：IMU测试和标定、INS静态初始对准、捷联惯导动态定位。通过上述实验使学生直观理解惯导工作原理；掌握惯导系统使用和维护方法；用程序实现惯导算法并做实验验证，建立起惯性传感器误差与惯导系统性能之间的对应关系。
三、课程内容与学时分配
实验组织方式：
（1）被测IMU包括LINS812，SPAN-FSAS，GI300，SPAN-CPT等，由学生抽签决定。
（2）将学生分为每组3-5人，共同完成实验，分别撰写实验报告。
（3）如果在实验后发现数据有问题，可提供一次机会重做实验。
实验1：IMU实验室测试和标定
（1）加速度计和陀螺的六位置法标定，分别利用立方体在大理石平台和双轴转台上进行；用最小二乘法解算各轴传感器的零位和标度因子；重复5 遍，考察其重复性。
（2）用转台测试加速度计和陀螺的非线性。
（3）提供被测IMU的长期静态数据给学生，用Allan方差分析法获得传感器噪声和零偏稳定性。
实验2：INS静态初始对准
使用中高精度的INS系统，在惯导实验室的大理石稳定平台上（正北安装）采集静态实验数据半小时；航向转位180°后再采半小时；重复采集三组。
编写静态粗对准程序（编程语言不限）进行姿态解算；并对比三组结果的一致性。
实验3：捷联惯导动态定位
在友谊广场上事先测绘若干标记点的精确坐标；将惯导系统对正安装在手推车上，采集动态数据，包含静态初始对准、运动、停车（在已知坐标点上）等动作，总长2小时；期间定期在已知坐标点上做停车（用于ZUPT和CUPT）。
数据处理：基于教师提供的一些基本算法模块（如矩阵库、姿态表达形式的互相转化等），学生独立编写惯导算法软件对采集的IMU数据进行解算（包含纯惯导模式、使用ZUPT、使用CUPT等模式），画出轨迹和在已知坐标点上的位置误差，列表统计，并对比结果。
课程内容与学时分配表

内          容	学          时
实验1：IMU实验室测试和标定	6
实验2：INS静态初始对准	6
实验3：捷联惯导动态定位	6

 
四、教材与参考书
教  材：惯性导航实习讲义（自编）
参考书：
[1]《惯性导航》，科学出版社，秦永元，2006；
[2]《捷联惯导系统原理》，宇航出版社，陈哲，1986；
[3]《捷联惯性导航技术》第2版，国防工业出版社，DavidH.Titterton，JohnL.Weston著，2007。
五、考核方式
采取考查方式。
对于每个实验，要求：
（1）实验前准备实验设计书1份；（全组统一提交，占总成绩20%）
（2）实验中作实验记录1份；（全组统一提交，占总成绩20%，含实验现场表现）
（3）实验后提交报告1份。（每人独立提交，附主程序代码；占总成绩60%，其中小组平均成绩和个人成绩各占一半）；
注：为避免各组互相抄袭，各组用不同的惯导系统和实验数据；运算结果以成熟导航软件结果为准。