再入机动飞行器组合导航信息融合方法研究

发布时间：2017-09-26 16:11

  本文关键词：再入机动飞行器组合导航信息融合方法研究

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【摘要】：现代战争对于“手术刀”式精确打击的需求日益提高,导航系统作为GNC系统的基础和核心,所提供的导航信息对于精确制导武器的打击精度具有决定性的作用。同时出于自身固有缺陷和复杂战场环境的考虑,单一导航体制已经难以满足精确制导武器对导航系统高精度、自主性、高可靠性和强隐蔽性的需求。因此,为了充分利用不同导航系统优势,设计一种适用于远距离,长航时飞行器的导航系统,研究组合导航系统中的信息融合算法是至关重要的。本文以再入机动飞行器(RMV)为背景,以信息融合算法研究为核心,首先分析了进行组合导航信息融合方法研究的必要性和迫切性,调研了该领域国内外研究现状,给出了组合导航系统的总体设计方案。随后,定义了RMV建模中常用的坐标系,推导了不同坐标系之间的坐标转换矩阵;分析了RMV飞行过程中的所受到的外力和力矩,并在此基础上对发射坐标系和发射惯性系下的RMV动力学和运动学方程进行了讨论。分别研究了SINS、CNS、SAR的导航解算原理,分析了SINS、CNS、SAR的误差来源,建立了SINS、CNS、SAR的误差模型;在此基础上,建立了导航信息融合系统的状态方程和量测方程,设计了INS/CNS、INS/SAR组合导航子系统,通过仿真分析对所设计导航子系统的性能、各误差源的影响效果等进行了探讨。最后,在前述理论分析的基础上,采用分布式联邦滤波融合算法进行了全局信息融合滤波器设计;基于Simulink环境搭建了全程组合导航综合仿真平台,根据合理背景飞行参数,分别对INS/CNS,INS/SAR,INS/CNS/SAR性能进行了仿真对比分析,验证了所设计的组合导航信息融合方法的有效性和可行性。
【关键词】：再入机动飞行器 组合导航 分布式融合 联邦滤波
【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】：V448.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 导航系统国内外发展概况9-15
• 1.2.1 惯性导航技术发展概况10-11
• 1.2.2 天文导航技术发展概况11-13
• 1.2.3 雷达导航技术发展概况13-14
• 1.2.4 组合导航技术国内外研究概况14-15
• 1.3 信息融合技术国内外研究概况15-19
• 1.3.1 信息融合模型发展概况15-17
• 1.3.2 信息融合算法发展概况17-19
• 1.4 本文研究内容与安排19-21
• 第2章 再入机动飞行器建模21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 坐标系定义与转换矩阵推导21-28
• 2.2.1 常用坐标系定义21-24
• 2.2.2 坐标系相关角度定义24
• 2.2.3 坐标系转换矩阵24-28
• 2.3 RMV受力分析28-34
• 2.3.1 质心平动受力分析28-32
• 2.3.2 绕质心转动受力分析32-34
• 2.4 RMV运动学与动力学模型34-35
• 2.4.1 发射坐标系下RMV动力学方程34
• 2.4.2 发射惯性系下RMV动力学方程34
• 2.4.3 RMV运动学模型34-35
• 2.5 轨迹发生器设计35-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第3章 组合导航子系统建模与设计39-74
• 3.1 引言39
• 3.2 SINS解算建模与误差分析39-46
• 3.2.1 SINS解算方法建模40-43
• 3.2.2 SINS误差传播方程43-46
• 3.3 天文导航系统解算建模与误差分析46-47
• 3.3.1 CNS解算原理46
• 3.3.2 CNS误差分析46-47
• 3.4 合成孔径雷达解算建模与误差分析47-52
• 3.4.1 SAR导航解算原理47-50
• 3.4.2 SAR导航误差分析50-52
• 3.5 组合导航子系统设计52-58
• 3.5.1 导航子系统信息融合算法52-53
• 3.5.2 INS/CNS组合导航子系统设计53-56
• 3.5.3 INS/SAR组合导航子系统设计56-58
• 3.6 仿真分析58-72
• 3.6.1 导航系统解算仿真分析58-62
• 3.6.2 INS/CNS组合导航子系统仿真分析62-63
• 3.6.3 INS/SAR组合导航子系统仿真分析63-65
• 3.6.4 INS/CNS导航系统误差分析65-69
• 3.6.5 INS/SAR导航系统误差分析69-72
• 3.7 本章小结72-74
• 第4章 全局导航系统信息融合算法74-88
• 4.1 引言74
• 4.2 量测数据时空配准方法74-76
• 4.2.1 时间延迟配准方法74-75
• 4.2.2 时间异步配准方法75-76
• 4.3 INS/CNS/SAR信息融合方法76-79
• 4.4 INS/CNS/SAR信息融合仿真分析79-88
• 结论88-90
• 参考文献90-94
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文94-96
• 致谢96

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 赵小明;翁炬;王强;侯全新;;现代惯性导航技术在国民经济中的应用[A];惯性技术发展动态发展方向研讨会文集——新世纪惯性技术在国民经济中的应用[C];2012年

2 胡小平;吴美平;武元新;;导航技术发展研究[A];2010-2011控制科学与工程学科发展报告[C];2011年

3 吴文启;何晓峰;胡小平;;导航技术发展研究[A];2012-2013控制科学与工程学科发展报告[C];2014年

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本文编号：924463