大气数据系统建模及在组合导航中的应用研究
发布时间：2021-04-24 03:38
大气数据系统已被普遍装备于飞行器上,其输出的大气数据直接影响飞行器的安全与性能。为保障飞行器在大气数据系统因故障而失效的特殊场景下精确获取大气数据和导航信息,本文以大气数据系统的数字化建模及其在组合导航中的应用为研究课题,重点研究了大气数据系统的数字化建模、大气参数正反解算问题以及大气数据系统辅助惯性导航系统的信息融合技术等,主要研究内容如下:⑴研究了大气数据系统的基本工作原理及测量传感器应用特性,重点研究了气压高度、大气攻角和真空速等大气数据的计算原理及误差特性。在此基础之上,对大气数据系统从功能层面进行了数字化建模,针对大气数据系统的激励参数与输出参数呈现复杂的非线性函数关系,不利于精确解算。论文针对气压高度方程的特性,在牛顿下山法的基础上提出了改进解法;针对升降速度的定义研究了特定的数值解法。⑵针对大气数据系统模型并非完全可逆型模型,分别开展了基于风场和基于飞行动力学的真空速、攻角和侧滑角的估计算法研究。一方面,依据速度矢量三角形原理,考虑到风速是真空速、攻角和侧滑角解算的基础,论文设计了利用大气压力作为观测量、采用扩展卡尔曼滤波器实现风速的有效估计,进而估计出真空速、攻角和侧滑...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
1.2 国内外相关技术研究现状
1.2.1 大气数据系统建模技术的研究现状
1.2.2 大气数据系统在组合导航应用中的研究现状
1.3 论文研究的关键问题与研究意义
1.3.1 论文研究的关键问题
1.3.2 论文研究意义
1.4 论文主要工作和内容安排
第二章 大气数据系统与滤波估计理论基础
2.1 引言
2.2 大气数据系统特性分析
2.2.1 大气数据系统工作原理
2.2.2 大气数据测量传感器误差分析
2.2.3 大气参数特性及误差分析
2.3 滤波估计基本理论
2.3.1 线性动态系统的滤波理论
2.3.2 非线性动态系统的滤波理论
2.3.3 其他滤波估计理论
2.4 本章小结
第三章 大气数据系统参数正反解算问题研究
3.1 引言
3.2 大气数据系统数学模型
3.2.1 大气数据基本计算公式
3.2.2 大气数据计算流程
3.3 大气数据系统输出参数解算算法研究
3.3.1 气压高度数值解算算法
3.3.2 升降速度数值解算算法
3.4 大气数据系统激励模型及分析
3.5 真空速/攻角/侧滑角估计算法
3.5.1 基于风场的真空速/攻角/侧滑角估计算法
3.5.2 基于飞行动力学的真空速/攻角/侧滑角估计算法
3.6 本章小结
第四章 基于大气数据辅助的SINS组合导航算法研究
4.1 引言
4.2 阻尼惯导高度通道误差分析
4.2.1 惯导高度通道稳定性分析
4.2.2 ADS气压高度阻尼惯导高度通道分析
4.2.3 ADS气压高度阻尼惯导高度通道仿真分析
4.3 ADS辅助SINS的组合导航滤波算法
4.3.1 SINS/ADS组合导航滤波架构
4.3.2 系统状态方程的建立
4.3.3 系统量测方程的建立
4.3.4 SINS/ADS导航滤波算法
4.4 SINS/ADS组合导航算法仿真验证
4.4.1 基于模拟飞行数据的仿真验证
4.4.2 基于实际飞行数据的仿真验证
4.5 本章小结
第五章 基于多源信息融合的导航性能评估系统设计与实现
5.1 引言
5.2 基于多源信息融合的导航性能评估技术研究
5.2.1 评估技术总体方案
5.2.2 评估算法流程设计
5.2.3 评估技术算法研究
5.3 基于多源信息融合的导航性能评估平台设计与实现
5.3.1 评估平台功能需求
5.3.2 评估平台架构设计
5.3.3 评估平台主要模块设计
5.3.4 评估平台实现与仿真验证
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 工作总结
6.2 后续研究工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]气动模型及导航信息辅助的大气参数估计方法[J]. 陆辰,李荣冰,刘建业,雷廷万,郭毅. 控制与决策. 2018(03)
[2]基于GPS、磁罗盘与大气数据计算机的无人机风估计[J]. 高艳辉,李志宇,肖前贵. 计算机测量与控制. 2017(03)
[3]基于无迹卡尔曼滤波的迎角/侧滑角估计方法[J]. 李鹏辉,刘小雄,徐恒,王娟. 测控技术. 2014(03)
[4]固定区间平滑算法及其在组合导航系统中的应用[J]. 宫晓琳,张蓉,房建成. 中国惯性技术学报. 2012(06)
[5]大气辅助的SINS/GPS组合导航系统研究[J]. 李荣冰,于永军,刘建业,熊智. 仪器仪表学报. 2012(09)
[6]跨音速大气/惯性攻角两步融合算法[J]. 李睿佳,李荣冰,刘建业,孟博. 应用科学学报. 2010(01)
[7]高空长航时无人机导航系统研究[J]. 周姜滨,袁建平,罗建军,岳晓奎. 西北工业大学学报. 2008(04)
[8]惯导系统动基座对准精度评估方法[J]. 徐景硕,秦永元,顾冬晴. 火力与指挥控制. 2005(04)
[9]A340大气数据惯性基准系统高度混合通道分析[J]. 赵淑荣,罗云林. 电气传动自动化. 2002(06)
[10]GPS／INS组合导航系统的平滑滤波应用研究[J]. 刘建业,袁信. 航天控制. 1995(04)
硕士论文
[1]机载分布式大气数据系统大气参数融合算法研究[D]. 何波.南京航空航天大学 2014
[2]高性能惯性/大气高度组合及其动态虚拟仿真技术[D]. 吴旋.南京航空航天大学 2014
[3]基于虚拟大气的大攻角大气数据估计技术研究[D]. 马航帅.南京航空航天大学 2012
本文编号：3156598
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究背景
1.2 国内外相关技术研究现状
1.2.1 大气数据系统建模技术的研究现状
1.2.2 大气数据系统在组合导航应用中的研究现状
1.3 论文研究的关键问题与研究意义
1.3.1 论文研究的关键问题
1.3.2 论文研究意义
1.4 论文主要工作和内容安排
第二章 大气数据系统与滤波估计理论基础
2.1 引言
2.2 大气数据系统特性分析
2.2.1 大气数据系统工作原理
2.2.2 大气数据测量传感器误差分析
2.2.3 大气参数特性及误差分析
2.3 滤波估计基本理论
2.3.1 线性动态系统的滤波理论
2.3.2 非线性动态系统的滤波理论
2.3.3 其他滤波估计理论
2.4 本章小结
第三章 大气数据系统参数正反解算问题研究
3.1 引言
3.2 大气数据系统数学模型
3.2.1 大气数据基本计算公式
3.2.2 大气数据计算流程
3.3 大气数据系统输出参数解算算法研究
3.3.1 气压高度数值解算算法
3.3.2 升降速度数值解算算法
3.4 大气数据系统激励模型及分析
3.5 真空速/攻角/侧滑角估计算法
3.5.1 基于风场的真空速/攻角/侧滑角估计算法
3.5.2 基于飞行动力学的真空速/攻角/侧滑角估计算法
3.6 本章小结
第四章 基于大气数据辅助的SINS组合导航算法研究
4.1 引言
4.2 阻尼惯导高度通道误差分析
4.2.1 惯导高度通道稳定性分析
4.2.2 ADS气压高度阻尼惯导高度通道分析
4.2.3 ADS气压高度阻尼惯导高度通道仿真分析
4.3 ADS辅助SINS的组合导航滤波算法
4.3.1 SINS/ADS组合导航滤波架构
4.3.2 系统状态方程的建立
4.3.3 系统量测方程的建立
4.3.4 SINS/ADS导航滤波算法
4.4 SINS/ADS组合导航算法仿真验证
4.4.1 基于模拟飞行数据的仿真验证
4.4.2 基于实际飞行数据的仿真验证
4.5 本章小结
第五章 基于多源信息融合的导航性能评估系统设计与实现
5.1 引言
5.2 基于多源信息融合的导航性能评估技术研究
5.2.1 评估技术总体方案
5.2.2 评估算法流程设计
5.2.3 评估技术算法研究
5.3 基于多源信息融合的导航性能评估平台设计与实现
5.3.1 评估平台功能需求
5.3.2 评估平台架构设计
5.3.3 评估平台主要模块设计
5.3.4 评估平台实现与仿真验证
5.4 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 工作总结
6.2 后续研究工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]气动模型及导航信息辅助的大气参数估计方法[J]. 陆辰,李荣冰,刘建业,雷廷万,郭毅. 控制与决策. 2018(03)
[2]基于GPS、磁罗盘与大气数据计算机的无人机风估计[J]. 高艳辉,李志宇,肖前贵. 计算机测量与控制. 2017(03)
[3]基于无迹卡尔曼滤波的迎角/侧滑角估计方法[J]. 李鹏辉,刘小雄,徐恒,王娟. 测控技术. 2014(03)
[4]固定区间平滑算法及其在组合导航系统中的应用[J]. 宫晓琳,张蓉,房建成. 中国惯性技术学报. 2012(06)
[5]大气辅助的SINS/GPS组合导航系统研究[J]. 李荣冰,于永军,刘建业,熊智. 仪器仪表学报. 2012(09)
[6]跨音速大气/惯性攻角两步融合算法[J]. 李睿佳,李荣冰,刘建业,孟博. 应用科学学报. 2010(01)
[7]高空长航时无人机导航系统研究[J]. 周姜滨,袁建平,罗建军,岳晓奎. 西北工业大学学报. 2008(04)
[8]惯导系统动基座对准精度评估方法[J]. 徐景硕,秦永元,顾冬晴. 火力与指挥控制. 2005(04)
[9]A340大气数据惯性基准系统高度混合通道分析[J]. 赵淑荣,罗云林. 电气传动自动化. 2002(06)
[10]GPS／INS组合导航系统的平滑滤波应用研究[J]. 刘建业,袁信. 航天控制. 1995(04)
硕士论文
[1]机载分布式大气数据系统大气参数融合算法研究[D]. 何波.南京航空航天大学 2014
[2]高性能惯性/大气高度组合及其动态虚拟仿真技术[D]. 吴旋.南京航空航天大学 2014
[3]基于虚拟大气的大攻角大气数据估计技术研究[D]. 马航帅.南京航空航天大学 2012
本文编号：3156598
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