舰载机惯导系统传递对准方法研究

发布时间：2017-08-30 14:21

  本文关键词：舰载机惯导系统传递对准方法研究

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【摘要】：航母是建设蓝水海军的必备条件,是提高国家威慑力和地区影响力的重要保障。无论是最早出现的常规动力航母,还是现在国际上现役的核动力航母,其均配备有大量的舰载机和相关武器装备。在舰船战斗群支持下,舰载机具有独特的作战优势和强大的威慑力量,并成为现代海军的重要作战力量之一。现代海军作战环境所提出的快速、高效、集成化需求,使得舰载机的起飞前准备工作尽可能少,操作时间尽可能短。因此,当航母在战备状态时,如何在航行状态下对机载惯导进行精确、快速的对准,实现舰载机的快速起飞是亟待研究和解决的问题。本文针对航母舰载机快速起飞前的传递对准相关技术展开研究。结合航母和舰载机的惯性设备特性,首先简述了舰机惯导初始对准的必要性和可行性,分析了甲板变形建模方法、海浪模型、舰船运动模型以及船舶运动态势预报的国内外研究现状;从匹配方法、可观测性、误差算法等方面简述了传递对准技术的发展概况,并给出了本文的研究内容与安排。其次,分析了舰船所处的运动环境,列举了不同的海浪谱模型;基于P-M谱进行了海浪运动建模,并在此基础上建立了海浪影响下的舰船运动模型;对所建立的海浪模型海浪以及舰船在海浪作用下的运动姿态进行了仿真分析。随后,建立了在地理坐标系下平台惯导和捷联惯导的解算模型,推导了惯导系统的误差传播方程;分别针对速度匹配、姿态匹配、速度+姿态匹配等多种不同匹配模式设计了传递对准滤波器。基于航母机动检测和惯性导航参数误差的可观测度分析方法,设计了适用于不同海况条件下的自适应容错传递对准滤波器。最后,针对舰机传递对准过程中的基准信息延迟、主子惯导杆臂效应、甲板动态变形等误差源对传递对准估计结果的影响和对应补偿方法进行了研究;重点针对甲板无变形、甲板只有静态变形和甲板只有动态变形三种情况下惯性设备的对准误差进行了分析。为了解决甲板动态变形对传递对准的影响,提出了“速度+姿态+积分角速度”匹配模式,通过积分衰减动态变形的影响,通过仿真分析验证了该方法的可行性和有效性。
【关键词】：舰载机 惯导系统 传递对准 自适应容错对准
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：E926.392
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究概况11-22
• 1.2.1 甲板变形建模方法研究现状11-12
• 1.2.2 海浪模型的国内外研究现状12-13
• 1.2.3 舰船运动模型与预报方法国内外研究现状13-14
• 1.2.4 传递对准技术国内外研究现状14-21
• 1.2.5 本文研究内容与安排21-22
• 第2章 舰船运动与环境建模22-39
• 2.1 海浪运动建模22-28
• 2.1.1 海浪谱24-27
• 2.1.2 海浪运动模型27
• 2.1.3 海浪的仿真27-28
• 2.1.4 结果分析28
• 2.2 舰船运动建模28-31
• 2.2.1 修正系数的确定28-29
• 2.2.2 波倾角影响因素分析29
• 2.2.3 舰船运动姿态分析29-31
• 2.3 多级海况舰船运动仿真31-37
• 2.3.1 四级海况31-34
• 2.3.2 七级海况34-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第3章 舰载机传递对准方法研究39-72
• 3.1 惯导系统解算模型39-48
• 3.1.1 平台惯导系统原理及其解算模型39-45
• 3.1.2 捷联惯导系统原理及其解算模型45-48
• 3.2 惯性导航系统误差模型48-52
• 3.2.1 捷联惯导系统误差方程48-51
• 3.2.2 平台惯导系统误差传播模型51-52
• 3.3 传递对准方法研究52-58
• 3.3.1 传递对准观测方程52-55
• 3.3.2 传递对准滤波器设计55-58
• 3.4 自适应容错传递对准算法58-71
• 3.4.1 具有匹配模型平滑切换的滤波方法58-64
• 3.4.2 基于可观测度分析的自适应调节滤波算法64-71
• 3.5 本章小结71-72
• 第4章 舰机传递对准误差分析与补偿方法72-99
• 4.1 基准信息时间延迟影响分析72-74
• 4.1.1 对速度观测的影响73-74
• 4.1.2 对姿态观测的影响74
• 4.2 主子惯导杆臂效应影响分析74-77
• 4.2.1 杆臂效应74-76
• 4.2.2 甲板变形和杆臂效应综合建模76-77
• 4.3 甲板动态变形影响分析77-93
• 4.3.1 甲板变形特性分析及仿真参数设置77-80
• 4.3.2 甲板变形对惯性设备对准影响仿真分析80-93
• 4.4 “速度+姿态+积分角速度”匹配算法93-98
• 4.5 本章小结98-99
• 结论99-101
• 参考文献101-106
• 致谢106-107
• 个人简历107

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