基于多观测量的惯导传递对准精度评估方法

发布时间：2020-11-01 13:01

　　 随着世界局部战争的日益发展,为适应现代战争的需要,舰载战术武器现已发展成为主要的中等规模打击性武器。由于舰载战术武器的飞行时间相对较短,因此,其导航精度主要取决于舰载主惯导传递对准的精度。但传递对准结束子惯导进入导航阶段时刻的初始姿态误差角,无法通过直接测量得到,只能通过间接估计的方法获取。因此,如何设计传递对准精度评估方法以评价传递对准的对准性能,成为舰载领域的重要研究方向。本文针对于惯导系统,基于可观测性分析开展了传递对准精度评估方法的研究。针对舰船机动不足的问题,设计基于主惯导姿态变化量的传递对准精度评估方法,通过计算机仿真及可观测性分析,验证该方法的正确性及有效性。在对传递对准精度评估基本理论进行深入研究的基础上,介绍了传递对准精度评估技术中涉及的外部参考系统及量测匹配量的选取;根据捷联式惯导系统的基本误差方程,推导建立了精度评估系统的数学模型;在详细分析两种最优平滑估计算法的基础上,通过计算机仿真,利用两种平滑算法分别实现了传递对准的精度评估;通过分析线性机动强度对方位失准角估计效果的影响,引出了对传递对准精度评估系统进行可观测性分析的重要性。以分段线性定常系统的可观测性分析理论为基础,利用基于奇异值分解法对不同参考信息和不同机动方式下的精度评估系统进行可观测性及可观测度仿真分析,引出了设计非机动模式下,引入多观测量进行传递对准精度评估的必要性。针对方位失准角估计效果受限于舰船低机动能力的问题,设计了基于主惯导姿态变化量信息辅助差分GPS信息的精度评估方法,并通过可观测性分析验证了该方法了正确性及有效性。针对RTS固定区间平滑算法中存在的数据存储量大的问题,提出了一种滤波存数据更少的改进型RTS平滑新算法,在不改变RTS算法公式的前提下有效减少了滤波过程中需要存储的数据;将改进型RTS算法应用于所设计的传递对准精度评估系统,与传统RTS平滑算法在滤波过程中的存储量进行对比分析,得出所设计的RTS平滑算法在存储量上减少约1/3左右;对于具体问题中固定区间平滑算法的选用具有一定的参考价值。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：U674.703.5
【部分图文】：

16(c) 纬度与经度的固定点平滑结果图 2.1 误差的固定点平滑结果.1 固定点平滑结果可知，速度误差和位置误差的平滑曲线与误差而估计曲线却偏离很大。这是因为在“摇摆+机动”情况下，位较好。因此，平滑曲线会迅速收敛，但滤波估计曲线输出的却是实时估计值。间平滑的仿真结果如图 2.2 所示。其中，用粗线实线表示固定区示滤波估计值；用虚线表示误差真值。值得注意的是，由于固定束后，利用滤波过程中所存储的数据按时间的逆序做卡尔曼平滑果的读取方式相对固定点平滑有所不同，其平滑结果是在 0s 处

(c) 纬度与经度的固定区间平滑结果图 2.2 误差的固定区间平滑结果.2 的固定区间平滑结果可知，与固定点平滑算法明显不同的是，平滑曲线均与滤波估计曲线相似且基本重合。这是因为固定区间用程度不同导致的。 分别列出了利用固定点、固定区间平滑算法进行传递对准精度评的仿真结果。其中，平滑值的求取是由相同仿真条件下进行 10果取均值得到的。其中，平滑相对误差为平滑值与真值的差值与表 2.1 传递对准精度评估的仿真结果对比固定点的平滑 固定区间的平滑平滑值 相对误差 平滑值 相对误x (6')6.22 ' 3.66% 6.19 ' 3.16y (6')5.71 ' 4.83% 5.89 ' 1.83

机动”0-10s 沿 45°航向匀速运动，速度为 10 m /s ；10-20s 沿 45°航向加速运动，加速度为 22m /s ；保持匀速至评估结束。摆” 系泊摇摆状态。种机动方式仿真条件设置均与 2.4.1 中相同，现仅对方位失准角图 2.3-2.5 所示。
【参考文献】

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本文编号：2865567