现代军事情况日趋复杂,精确制导武器已成为世界各国发展现代化军队不可或缺的标配型装备。随着卫星导航系统不断完善,而且惯性导航系统不受外界干扰,SINS/GPS组合制导成为现代制导武器主流制导方式。由于炮弹发射时存在高旋高过载等恶劣环境,导致捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)在炮弹发射前进行地面静基座对准无效,需进行空中对准。基于以上研究背景,本课题在XX项目的牵引下,针对制导炮弹高旋高过载等恶劣环境下初始姿态角,特别是滚转角难以获取的问题,设计一种基于弹载环境下,对准速度快、精度高的SINS/GPS组合导航系统空中对准方法,分别以滚转角空中初对准、航向角与俯仰角空中二次对准展开详细论述。传统滚转角空中初对准采用地磁传感器测量滚转角,但是该方法极易受到外界干扰,在强磁干扰环境下无法工作,导致导航信息无参考意义。考虑到弹体横截面内加速度计在高旋状态下存在跟随滚转角变化的重力投影输出,根据重力投影可获得滚转角信息,而通过低通滤波可以保留低频信号以及直流信号,加速度计原始输出与低通滤波结果相减得到重力投影,从而得到无累积误差的滚转角信息。加速度计测量滚转角虽无累积误差,由于其动态响应慢,导致滚转角测量信息不准确,而陀螺仪动态响应快,但是有累积误差,所以考虑采用卡尔曼滤波融合两轴加速计与单轴陀螺仪信息,实现滚转角对准,在提高动态响应的基础上,抑制了陀螺积分带来的累积误差。传统空中对准方法,采用速度+位置匹配的对准方法,由于炮弹飞行时间短,该方法对准速度慢,而且东向与天向陀螺可观测性很低,导致姿态角对准精度低。考虑到炮弹飞行速度快,GPS速度信息可以提供高精度航向、俯仰角信息,由于GPS更新频率低,不能反映高动态环境下完整的姿态信息。所以在传统速度+位置匹配的空中对准方法的基础上,加入航向角与俯仰角量测信息,增加姿态角可观测度,加快姿态角对准速度,提高姿态角对准精度。最后将滚转角空中初对准方法与加速度计测量滚转角、陀螺仪测量滚转角方法进行弹道仿真分析以及半物理仿真验证,实验结果表明滚转角空中初对准方法有效的提高了滚转角精度。同时对文中提到的传统方法与增加航向角、俯仰角量测信息的两种空中二次对准方法进行了仿真分析,验证本课题提出的空中二次对准方法具有对准速度快,对准精度高的特点,具有重要工程应用价值。