捷联惯导系统姿态角快速对准技术研究

发布时间：2017-06-14 03:08

  本文关键词：捷联惯导系统姿态角快速对准技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：惯导系统是一种自主式导航系统。它不需要任何人为的外部信息，只要给定导航的初始条件(例如初始速度、位置等)，便可以根据系统中的惯性敏感元件测量的比力和角速率通过计算机实时地计算出各种导航参数。由于平台是测量比力的基础，因此，平台的初始对准非常重要。本文讨论了传递对准的原理，误差模型，对准的方法及应用。 按对准基本原理惯性导航系统各种传递对准方法可以分为两大类，，一类是计算参数匹配法，它包括速度匹配和位置匹配：另一类可称为测量参数匹配法，包括加速度匹配、姿态匹配和角速度匹配。论文针对船用捷联惯导系统的传递对准做了如下研究：(1)传递对准各种匹配方法，包括速度，姿态，角速率，位置和比力匹配等，并仿真验证了各种方法，指出了他们各自的优缺点。(2)针对捷联惯导系统的两种误差模型，即Φ角误差模型和Ψ角误差模型，进行了详细的推导：(3)研究了舰载捷联惯导系统在匀速，加速，拐弯和摇摆等各种运动条件下的传递对准，对舰船系泊状态的对准，提出了前置滤波和多位置对准的方法，仿真证明了该方法的可行性；(4)针对舰载武器的捷联惯姿态基准系统对准问题，采用一种“速度”+“角速率”匹配方法，达到快速准确的对准要求，这具有一定的实用价值；(5)H_∞滤波在捷联惯导系统传递对准中的应用；(6)当姿态失配角较大时，详细地推导了捷联惯导系统传递对准的非线性误差方程，并结合H_∞滤波技术做了仿真。 论文的大致结构是，第一章简要叙述初始对准技术发展现状及展望。第二章讨论了船用捷联惯导系统传递对准的原理。第三章推导了捷联惯导系统的误差模型。第四章对捷联惯导系统传递对准各种参数匹配方法进行仿真。最后讨论了H_∞滤波技术在船用捷联惯导系统中的应用。
【关键词】：捷联惯性导航系统 初始对准 传递对准 卡尔曼滤波 H_∞滤波
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：V249
【目录】：

• 第1章 绪论9-16
• 1.1 概述9
• 1.2 惯导系统的初始对准9-10
• 1.2.1 初始对准的类别9-10
• 1.2.2 初始对准的要求10
• 1.3 传递对准技术10-14
• 1.3.1 发展现状10-13
• 1.3.2 结论及展望13-14
• 1.4 论文主要研究内容14-16
• 第2章 捷联掼导系统的对准方法16-37
• 2.1 对准基本原理16-21
• 2.1.1 固定平台上的对准17-19
• 2.1.2 运动平台上的对准19-21
• 2.2 对准方法21-36
• 2.2.1 一次性传递对准21
• 2.2.2 惯性测量匹配21-24
• 2.2.3 速度匹配对准24-27
• 2.2.4 角速率匹配对准27-33
• 2.2.5 比力匹配对准33-35
• 2.2.6 位置更新对准35-36
• 2.3 本章小结36-37
• 第3章 捷联惯导系统误差方程37-54
• 3.1 导航用坐标系37-38
• 3.2 捷联惯导系统误差方程38-40
• 3.3 捷联式惯导系统的Φ角误差方程40-49
• 3.3.1 数学平台的误差角(Φ)方程40-47
• 3.3.2 速度误差方程47-48
• 3.3.3 位置误差方程48
• 3.3.4 系统误差方程48-49
• 3.4 捷联式惯导系统的Ψ角误差方程49-50
• 3.4.1 误差方程的建立49-50
• 3.4.2 捷联惯导系统的Ψ角误差模型与Φ角误差模型之间的关系50
• 3.5 连续系统模型的离散化50-52
• 3.5.1 离散化概念51-52
• 3.5.2 状态方程与量测方程的离散化方法52
• 3.6 卡尔曼滤波器算法52-53
• 3.7 本章小结53-54
• 第4章 船用捷联惯性导航系统传递对准仿真54-81
• 4.1 舰船航行时速度匹配对准54-60
• 4.1.1 引言54-55
• 4.1.2 数学模型55-57
• 4.1.3 仿真及分析57-58
• 4.1.4 结论58-60
• 4.2 速度和角速率匹配快速传递对准60-71
• 4.2.1 对准滤波方程61-63
• 4.2.2 卡尔曼滤波器和区域平滑算法63-64
• 4.2.3 子系统惯性器件误差模型64
• 4.2.4 仿真64-65
• 4.2.5 仿真结论65-69
• 4.2.6 讨论69-71
• 4.3 前置滤波器和多位置对准方法在系泊对准中的应用71-79
• 4.3.1 系泊状态S-INS误差模型71-73
• 4.3.2 前置滤波器73-74
• 4.3.3 次优控制器74
• 4.3.4 仿真74-75
• 4.3.5 结论75-79
• 4.4 本章小结79-81
• 第5章 H_∞滤波在初始对准的应用81-94
• 5.1 H_∞滤波器的基础81-83
• 5.2 捷联惯导系统传递对准非线性误差模型83-89
• 5.2.1 非线性误差模型83-87
• 5.2.2 模型离散及线性化87-89
• 5.3 仿真89-93
• 5.4 本章小结93-94
• 结论94-96
• 参考文献96-99
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果99-100
• 致谢100

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 向前;孙睿智;杨斌;;基于传递对准技术的舰船基准一体化方案研究[J];舰船电子工程;2013年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张义;舰船捷联惯性系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 程和斌;舰船变形状态监测与预报的关键技术研究[D];江苏科技大学;2011年

2 胡丹;大方位失准角下舰载机捷联惯导系统传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

3 李丽娟;惯性匹配法估计船体变形技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 赵睿;捷联惯性系统初始对准研究[D];东南大学;2006年

5 王琪;基于惯性测量的全舰统一姿态基准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

6 高兴旺;捷联惯性导航系统的传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

7 李振;惯性导航定位系统数据处理技术的研究[D];沈阳工业大学;2007年

8 郝阳;捷联惯性导航系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

9 王孔奋;舰载机捷联惯导系统传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

10 鲍恩波;基于ARM的GPS/SINS组合导航系统研究[D];南京理工大学;2012年

  本文关键词：捷联惯导系统姿态角快速对准技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：448315