弹载SINS/GNSS组合导航系统研究
发布时间：2021-02-21 19:10
随着现代军事攻防技术的发展,现代局部战争愈发体现出高技术、高强度的特点,其中,战场防御技术的飞速发展迫使导弹等制导武器系统越来越注重高精度、高动态特性,从而提高导弹的突防能力和打击精度。弹载SINS/GNSS组合导航系统作为本文所涉及的制导武器系统的“眼睛”,其导航性能将直接影响导弹的作战效能。因此,对高动态下的弹载组合导航关键技术及其设计进行系统研究是十分必要的。本文以提高惯性／卫星组合导航系统在高动态下的导航性能为目的,对弹载SINS/GNSS组合导航系统进行研究和设计,内容主要包括：（1）对捷联惯导相关原理进行研究,包括系统程序编排、捷联解算算法（如等效旋转矢量算法）等,并针对高动态应用设计了一种改进的位置解算算法。（2）对SINS/GNSS松组合系统中的关键技术进行了研究,重点提出一种解决滤波实时性问题的分步式组合滤波方法；对基于集中式滤波器及联邦滤波器下的容错导航系统进行了设计,并取得较好效果,提高了系统的容错性能。（3）对SINS/GNSS紧组合导航相关技术进行了研究,讨论了紧组合系统初始化方法、滤波器设计及系统变维数实现方法等,提出了一种基于状态转移的通讯延时滞后误差补偿...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.2 组合导航系统发展简介
1.3 本文研究的主要内容
2 捷联惯性导航系统
2.1 捷联惯性导航系统概述
2.2 捷联惯导系统常用坐标系
2.2.1 常用坐标系定义
2.2.2 导航参数说明
2.2.3 坐标变换
2.3 捷联惯导系统程序编排
2.4 捷联惯导系统姿态更新算法
2.4.1 传统四元数算法
2.4.2 等效旋转矢量算法
2.5 捷联惯导系统速度位置解算
2.5.1 速度解算算法
2.5.2 位置解算算法
2.5.3 改进的位置解算算法
2.6 本章小结
3 SINS/GNSS松组合导航系统研究
3.1 SNS子系统误差建模
3.1.1 姿态角误差方程
3.1.2 速度误差方程
3.1.3 位置误差方程
3.1.4 惯性器件误差方程
3.2 组合系统数学建模
3.2.1 系统状态方程
3.2.2 系统观测方程
3.2.3 系统方程离散化方法
3.3 SINS/GNSS组合卡尔曼滤波器设计
3.3.1 常规卡尔曼滤波
3.3.2 自适应卡尔曼滤波
3.3.3 分步式组合滤波方法
3.3.4 组合滤波周期的选取
3.4 组合导航误差校正方法
3.5 仿真算例与分析
3.6 本章小结
4 容错组合导航系统研究
4.1 基于集中式滤波器的容错组合导航系统设计
4.1.1 多级容错导航系统
4.1.2 子系统状态判别
4.1.3 导航决策匹配
4.2 基于联邦滤波器的容错组合导航系统设计
4.2.1 位置、速度子滤波器
4.2.2 主滤波器及信息分配
4.2.3 系统容错方法
4.3 仿真算例与分析
4.4 本章小结
5 SINS/GNSS紧组合导航系统仿真研究
5.1 紧组合系统初始化
5.2 紧组合导航系统数学建模
5.2.1 系统状态方程
5.2.2 系统观测方程
5.3 紧组合滤波器设计
5.3.1 常规全维滤波器
5.3.2 星间单差降维滤波器
5.3.3 紧组合系统中变维数的实现
5.4 基于状态转移的通讯延时滞后误差补偿方法
5.5 紧组合可视化数字仿真系统
5.6 仿真算例与分析
5.7 本章小结
6 组合导航系统试验与分析
6.1 组合导航系统硬件平台
6.1.1 系统总体介绍
6.1.2 主要硬件特征
6.1.3 系统硬件结构
6.2 地面跑车试验方案设计
6.3 系统半实物仿真试验方案设计
6.3.1 无转台半实物仿真试验方案
6.3.2 有转台半实物仿真试验方案
6.3.3 半实物仿真相关问题及解决方案
6.4 组合导航试验误差源分析
6.4.1 无转台试验误差来源
6.4.2 有转台试验误差来源
6.5 试验结果与分析
6.5.1 地面跑车试验
6.5.2 中低动态飞行条件下的无转台半实物仿真
6.5.3 高动态飞行条件下的有转台半实物仿真
6.5.4 火箭撬及投弹试验
6.6 本章小结
总结
参考文献
致谢
攻读硕士期间学术论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种弹载多级容错组合导航系统设计[J]. 雷浩然,陈帅,程晨. 航天控制. 2013(05)
[2]基于MFC的组合导航监测软件快速实现方法[J]. 雷浩然,陈帅. 计算机应用. 2013(S1)
[3]红外成像寻的导弹半实物仿真系统设计[J]. 谢燕武. 计算机测量与控制. 2013(02)
[4]角速率输入条件下圆锥误差补偿算法[J]. 段广仁,张泽,孙勇. 中国空间科学技术. 2012(01)
[5]基于渐消卡尔曼滤波器的定位系统设计[J]. 杨柳庆,肖前贵,牛妍,胡寿松. 南京航空航天大学学报. 2012(01)
[6]基于新息协方差的自适应渐消卡尔曼滤波器[J]. 徐定杰,贺瑞,沈锋,盖猛. 系统工程与电子技术. 2011(12)
[7]一种低成本的SINS/GPS紧密组合导航[J]. 邵莉,李四海,苑艳华. 压电与声光. 2011(04)
[8]半实物仿真技术研究现状及发展趋势[J]. 黄建强,鞠建波. 舰船电子工程. 2011(07)
[9]多传感器信息融合的列车定位方法研究[J]. 阎树田,曹长虹. 机械与电子. 2011(04)
[10]SINS/GPS紧耦合组合导航[J]. 郑辛,付梦印. 中国惯性技术学报. 2011(01)
博士论文
[1]MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D]. 叶萍.上海交通大学 2011
[2]惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D]. 胡锐.南京理工大学 2010
[3]非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D]. 王小旭.哈尔滨工程大学 2010
[4]GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D]. 吴富梅.解放军信息工程大学 2010
[5]精确制导炸弹低成本惯导/卫星组合导航方法研究[D]. 陈帅.南京理工大学 2008
[6]高动态环境捷联惯导算法研究[D]. 奔粤阳.哈尔滨工程大学 2008
[7]MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D]. 马云峰.东南大学 2006
[8]多传感器组合导航系统信息融合技术研究[D]. 肖乾.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]GPS/SINS组合导航系统应用研究[D]. 张晓亮.南京理工大学 2013
[2]导航数据处理器的软硬件设计及实现[D]. 牛忠华.西安电子科技大学 2010
[3]基于TMS320C6747的弹载GPS接收机研究[D]. 张学良.南京理工大学 2009
[4]惯性/卫星紧组合导航系统仿真及关键技术研究[D]. 冀峰.南京航空航天大学 2009
[5]高超巡航飞行器组合导航系统研究与算法验证[D]. 黄铭媛.上海交通大学 2008
[6]水下航行器组合导航系统容错方法研究[D]. 陈剑峰.西北工业大学 2007
[7]机动目标跟踪算法与应用研究[D]. 沈莹.西北工业大学 2007
[8]数据融合理论及其在组合导航系统中的应用[D]. 周桃云.西北工业大学 2007
[9]信息融合在GPS/INS组合导航中的应用[D]. 彭霞.青岛科技大学 2005
[10]伪卫星定位导航的算法研究[D]. 涂兰芬.西北工业大学 2005
本文编号：3044791
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
1.2 组合导航系统发展简介
1.3 本文研究的主要内容
2 捷联惯性导航系统
2.1 捷联惯性导航系统概述
2.2 捷联惯导系统常用坐标系
2.2.1 常用坐标系定义
2.2.2 导航参数说明
2.2.3 坐标变换
2.3 捷联惯导系统程序编排
2.4 捷联惯导系统姿态更新算法
2.4.1 传统四元数算法
2.4.2 等效旋转矢量算法
2.5 捷联惯导系统速度位置解算
2.5.1 速度解算算法
2.5.2 位置解算算法
2.5.3 改进的位置解算算法
2.6 本章小结
3 SINS/GNSS松组合导航系统研究
3.1 SNS子系统误差建模
3.1.1 姿态角误差方程
3.1.2 速度误差方程
3.1.3 位置误差方程
3.1.4 惯性器件误差方程
3.2 组合系统数学建模
3.2.1 系统状态方程
3.2.2 系统观测方程
3.2.3 系统方程离散化方法
3.3 SINS/GNSS组合卡尔曼滤波器设计
3.3.1 常规卡尔曼滤波
3.3.2 自适应卡尔曼滤波
3.3.3 分步式组合滤波方法
3.3.4 组合滤波周期的选取
3.4 组合导航误差校正方法
3.5 仿真算例与分析
3.6 本章小结
4 容错组合导航系统研究
4.1 基于集中式滤波器的容错组合导航系统设计
4.1.1 多级容错导航系统
4.1.2 子系统状态判别
4.1.3 导航决策匹配
4.2 基于联邦滤波器的容错组合导航系统设计
4.2.1 位置、速度子滤波器
4.2.2 主滤波器及信息分配
4.2.3 系统容错方法
4.3 仿真算例与分析
4.4 本章小结
5 SINS/GNSS紧组合导航系统仿真研究
5.1 紧组合系统初始化
5.2 紧组合导航系统数学建模
5.2.1 系统状态方程
5.2.2 系统观测方程
5.3 紧组合滤波器设计
5.3.1 常规全维滤波器
5.3.2 星间单差降维滤波器
5.3.3 紧组合系统中变维数的实现
5.4 基于状态转移的通讯延时滞后误差补偿方法
5.5 紧组合可视化数字仿真系统
5.6 仿真算例与分析
5.7 本章小结
6 组合导航系统试验与分析
6.1 组合导航系统硬件平台
6.1.1 系统总体介绍
6.1.2 主要硬件特征
6.1.3 系统硬件结构
6.2 地面跑车试验方案设计
6.3 系统半实物仿真试验方案设计
6.3.1 无转台半实物仿真试验方案
6.3.2 有转台半实物仿真试验方案
6.3.3 半实物仿真相关问题及解决方案
6.4 组合导航试验误差源分析
6.4.1 无转台试验误差来源
6.4.2 有转台试验误差来源
6.5 试验结果与分析
6.5.1 地面跑车试验
6.5.2 中低动态飞行条件下的无转台半实物仿真
6.5.3 高动态飞行条件下的有转台半实物仿真
6.5.4 火箭撬及投弹试验
6.6 本章小结
总结
参考文献
致谢
攻读硕士期间学术论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种弹载多级容错组合导航系统设计[J]. 雷浩然,陈帅,程晨. 航天控制. 2013(05)
[2]基于MFC的组合导航监测软件快速实现方法[J]. 雷浩然,陈帅. 计算机应用. 2013(S1)
[3]红外成像寻的导弹半实物仿真系统设计[J]. 谢燕武. 计算机测量与控制. 2013(02)
[4]角速率输入条件下圆锥误差补偿算法[J]. 段广仁,张泽,孙勇. 中国空间科学技术. 2012(01)
[5]基于渐消卡尔曼滤波器的定位系统设计[J]. 杨柳庆,肖前贵,牛妍,胡寿松. 南京航空航天大学学报. 2012(01)
[6]基于新息协方差的自适应渐消卡尔曼滤波器[J]. 徐定杰,贺瑞,沈锋,盖猛. 系统工程与电子技术. 2011(12)
[7]一种低成本的SINS/GPS紧密组合导航[J]. 邵莉,李四海,苑艳华. 压电与声光. 2011(04)
[8]半实物仿真技术研究现状及发展趋势[J]. 黄建强,鞠建波. 舰船电子工程. 2011(07)
[9]多传感器信息融合的列车定位方法研究[J]. 阎树田,曹长虹. 机械与电子. 2011(04)
[10]SINS/GPS紧耦合组合导航[J]. 郑辛,付梦印. 中国惯性技术学报. 2011(01)
博士论文
[1]MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D]. 叶萍.上海交通大学 2011
[2]惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D]. 胡锐.南京理工大学 2010
[3]非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D]. 王小旭.哈尔滨工程大学 2010
[4]GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D]. 吴富梅.解放军信息工程大学 2010
[5]精确制导炸弹低成本惯导/卫星组合导航方法研究[D]. 陈帅.南京理工大学 2008
[6]高动态环境捷联惯导算法研究[D]. 奔粤阳.哈尔滨工程大学 2008
[7]MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D]. 马云峰.东南大学 2006
[8]多传感器组合导航系统信息融合技术研究[D]. 肖乾.哈尔滨工程大学 2005
硕士论文
[1]GPS/SINS组合导航系统应用研究[D]. 张晓亮.南京理工大学 2013
[2]导航数据处理器的软硬件设计及实现[D]. 牛忠华.西安电子科技大学 2010
[3]基于TMS320C6747的弹载GPS接收机研究[D]. 张学良.南京理工大学 2009
[4]惯性/卫星紧组合导航系统仿真及关键技术研究[D]. 冀峰.南京航空航天大学 2009
[5]高超巡航飞行器组合导航系统研究与算法验证[D]. 黄铭媛.上海交通大学 2008
[6]水下航行器组合导航系统容错方法研究[D]. 陈剑峰.西北工业大学 2007
[7]机动目标跟踪算法与应用研究[D]. 沈莹.西北工业大学 2007
[8]数据融合理论及其在组合导航系统中的应用[D]. 周桃云.西北工业大学 2007
[9]信息融合在GPS/INS组合导航中的应用[D]. 彭霞.青岛科技大学 2005
[10]伪卫星定位导航的算法研究[D]. 涂兰芬.西北工业大学 2005
本文编号：3044791
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