地磁辅助的卫星/惯性组合导航技术研究
发布时间：2021-01-11 22:25
随着常规弹药制导化要求的提高,低成本导航组件由于自身精度的局限性,已经较难满足要求。本文针对惯性导航系统中存在的自对准精度低、误差累积等问题,提出了一种基于地磁矢量的初始对准方法,优化了捷联惯性导航系统的姿态更新算法,设计了基于地磁辅助的卫星/惯性组合导航算法,并进行了数值仿真和半实物仿真试验。主要研究内容如下:1、针对常规低旋弹箭,推导了导航过程中的坐标转换关系,建立了滚转弹体捷联惯性导航系统的力学编排和导航参数更新算法,设计了基于角速率输入的姿态优化算法,并完成了姿态更新算法的仿真分析。2、研究了地磁探测技术在弹丸滚转角辨识系统中的应用,并建立了不同维度地磁矢量计算滚转角的数学模型;提出了基于地磁和加速度计的初始粗对准方法,设计了一种基于地磁辅助的初始精对准算法,并对精对准算法的精度和收敛速度进行了仿真分析。3、基于卡尔曼滤波技术,设计了地磁辅助的卫星/惯性组合导航算法,建立了组合导航系统的状态方程和量测方程;以火箭弹的飞行弹道作为仿真条件,完成了纯惯性导航算法、地磁辅助的惯性组合导航算法、卫星/惯性组合导航算法和地磁辅助的卫星/惯性组合导航四种算法的仿真及对比分析,结果显示,地磁...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国GMLRSXM30制导火箭弹结构图
图 2.5 三点定位原理示意图各个卫星之间的距离 可以根据信号从卫星到接收端的时钟确定卫星信号到达时刻rt ，而导航电文和测距码可st ，得到的距离可以用式（2.70）表示：( ) 1 2 3 4r s c t t c T j ，，，， 距离计算时，由于存在时钟差，会使计算结果产生较大监控站计算提供，经时钟差修正点后的距离可用式（2.7( ) 1 2 3 4j jr s c t t c j ，，，， ， 并不是卫星到终端的实际距离，称为伪距。同时根( )n n nx ，y ，z ，可以求出终端和卫星的距离： 1 22 2 2( ) ( ) ( ) 1 2 3 4jj j j x x y y z z c j ，，，， 2）存在( x， y ， z )和 共四个未知数，故至少需要四颗
和地磁脉动等都会影响其全球地磁场的变化[43]，图 3.1 为全球地磁场示意图。图 3.1 全球地磁场示意图地磁场的大小可以用磁场强度来表示，图 3.2 为任一点的地磁场要素，包括地磁强度矢量 T、磁偏角 D 和磁倾角 I 等。磁感应强度又可以分解为水平方向上的分量 H 和垂直方向上的分量 Z，水平分量 H 与正北方向的夹角为磁偏角 D，水平分量 H 与地磁总量B 的夹角为磁倾角 I，地磁场要素之间满足关系如式（3.1）。2 2 22 2 2 2sec coscos sintan tanX Y HX Y Z TT H I Z IX H D Y H DZ H I D Y X ，，（3.1）地磁矢量在世界各地存在着较大的差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]提高SINS/GNSS组合导航系统定位精度的方法研究[J]. 王健. 现代导航. 2014(01)
[2]一种GPS接收机自适应跟踪环路设计[J]. 王新龙,宋帅,纪新春. 航空兵器. 2013(02)
[3]地磁/惯性组合导航系统半物理仿真研究[J]. 周莹莹,张延顺,郭雷. 控制工程. 2011(S1)
[4]等效旋转矢量法在旋转弹姿态解算中的应用[J]. 李海涛,曹咏弘,祖静. 测试技术学报. 2011(04)
[5]基于仿射模型变换的地磁匹配导航算法[J]. 罗诗途,任治新. 中国惯性技术学报. 2010(04)
[6]三子样旋转矢量优化姿态算法在捷联惯导中的研究[J]. 马捷,孟超,王玮,韩崇伟. 火炮发射与控制学报. 2009(03)
[7]Unscented卡尔曼滤波在飞航导弹地磁导航中的应用[J]. 胡正东,郭才发,张士峰,蔡洪. 宇航学报. 2009(04)
[8]角速率输入下圆锥补偿算法的一般形式[J]. 杨胜,房建成. 北京航空航天大学学报. 2008(08)
[9]地磁匹配导航关键技术浅析[J]. 谢仕民,李邦清,刘峰,鲁建. 飞航导弹. 2008(02)
[10]水下地磁导航技术研究综述[J]. 蔡兆云,魏海平,任治新. 国防科技. 2007(03)
博士论文
[1]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
[2]捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D]. 钱伟行.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]基于SINS/北斗的组合导航技术研究[D]. 葛牧川.内蒙古大学 2017
[2]嵌入式GNSS/SINS超紧组合导航系统的设计与实现[D]. 陈克振.南京理工大学 2017
[3]基于地磁对弹体滚转角动态对准的SINS/GPS组合导航算法设计与仿真[D]. 胡彬.南京理工大学 2017
[4]高动态环境下MSINS/GNSS组合导航系统研究[D]. 张宪国.中北大学 2015
[5]SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究[D]. 唐辛冰.湘潭大学 2014
[6]弹载SINS/GNSS组合导航系统研究[D]. 雷浩然.南京理工大学 2014
[7]地磁辅助惯性组合导航系统技术研究[D]. 段本印.哈尔滨工业大学 2012
[8]基于DSP的GPS/SINS组合导航系统的研究[D]. 赵月园.长春工业大学 2011
[9]捷联惯导和组合导航的仿真研究[D]. 李晓峰.西安电子科技大学 2010
[10]SINS/GPS/GM组合导航系统研究[D]. 李洪波.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2971590
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国GMLRSXM30制导火箭弹结构图
图 2.5 三点定位原理示意图各个卫星之间的距离 可以根据信号从卫星到接收端的时钟确定卫星信号到达时刻rt ，而导航电文和测距码可st ，得到的距离可以用式（2.70）表示：( ) 1 2 3 4r s c t t c T j ，，，， 距离计算时，由于存在时钟差，会使计算结果产生较大监控站计算提供，经时钟差修正点后的距离可用式（2.7( ) 1 2 3 4j jr s c t t c j ，，，， ， 并不是卫星到终端的实际距离，称为伪距。同时根( )n n nx ，y ，z ，可以求出终端和卫星的距离： 1 22 2 2( ) ( ) ( ) 1 2 3 4jj j j x x y y z z c j ，，，， 2）存在( x， y ， z )和 共四个未知数，故至少需要四颗
和地磁脉动等都会影响其全球地磁场的变化[43]，图 3.1 为全球地磁场示意图。图 3.1 全球地磁场示意图地磁场的大小可以用磁场强度来表示，图 3.2 为任一点的地磁场要素，包括地磁强度矢量 T、磁偏角 D 和磁倾角 I 等。磁感应强度又可以分解为水平方向上的分量 H 和垂直方向上的分量 Z，水平分量 H 与正北方向的夹角为磁偏角 D，水平分量 H 与地磁总量B 的夹角为磁倾角 I，地磁场要素之间满足关系如式（3.1）。2 2 22 2 2 2sec coscos sintan tanX Y HX Y Z TT H I Z IX H D Y H DZ H I D Y X ，，（3.1）地磁矢量在世界各地存在着较大的差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]提高SINS/GNSS组合导航系统定位精度的方法研究[J]. 王健. 现代导航. 2014(01)
[2]一种GPS接收机自适应跟踪环路设计[J]. 王新龙,宋帅,纪新春. 航空兵器. 2013(02)
[3]地磁/惯性组合导航系统半物理仿真研究[J]. 周莹莹,张延顺,郭雷. 控制工程. 2011(S1)
[4]等效旋转矢量法在旋转弹姿态解算中的应用[J]. 李海涛,曹咏弘,祖静. 测试技术学报. 2011(04)
[5]基于仿射模型变换的地磁匹配导航算法[J]. 罗诗途,任治新. 中国惯性技术学报. 2010(04)
[6]三子样旋转矢量优化姿态算法在捷联惯导中的研究[J]. 马捷,孟超,王玮,韩崇伟. 火炮发射与控制学报. 2009(03)
[7]Unscented卡尔曼滤波在飞航导弹地磁导航中的应用[J]. 胡正东,郭才发,张士峰,蔡洪. 宇航学报. 2009(04)
[8]角速率输入下圆锥补偿算法的一般形式[J]. 杨胜,房建成. 北京航空航天大学学报. 2008(08)
[9]地磁匹配导航关键技术浅析[J]. 谢仕民,李邦清,刘峰,鲁建. 飞航导弹. 2008(02)
[10]水下地磁导航技术研究综述[J]. 蔡兆云,魏海平,任治新. 国防科技. 2007(03)
博士论文
[1]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
[2]捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D]. 钱伟行.南京航空航天大学 2010
硕士论文
[1]基于SINS/北斗的组合导航技术研究[D]. 葛牧川.内蒙古大学 2017
[2]嵌入式GNSS/SINS超紧组合导航系统的设计与实现[D]. 陈克振.南京理工大学 2017
[3]基于地磁对弹体滚转角动态对准的SINS/GPS组合导航算法设计与仿真[D]. 胡彬.南京理工大学 2017
[4]高动态环境下MSINS/GNSS组合导航系统研究[D]. 张宪国.中北大学 2015
[5]SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究[D]. 唐辛冰.湘潭大学 2014
[6]弹载SINS/GNSS组合导航系统研究[D]. 雷浩然.南京理工大学 2014
[7]地磁辅助惯性组合导航系统技术研究[D]. 段本印.哈尔滨工业大学 2012
[8]基于DSP的GPS/SINS组合导航系统的研究[D]. 赵月园.长春工业大学 2011
[9]捷联惯导和组合导航的仿真研究[D]. 李晓峰.西安电子科技大学 2010
[10]SINS/GPS/GM组合导航系统研究[D]. 李洪波.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2971590
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