激光陀螺车载定位定向系统研究

发布时间：2021-07-23 20:40

　　为提高陆用导航系统的寻北和定位精度，提升我军的综合实力，本文对陆用激光陀螺车载定位定向系统进行了深入研究。首先对捷联惯导/里程计（Strap-down Inertial Navigation System/ODometer，SINS/OD）组合导航车载定位定向系统原理进行介绍，分析其误差传播特性，并对误差结果进行仿真验证；其次，为了提高系统的快速性，研究了车载定位定向系统自主快速寻北技术，提出基于惯性系的快速粗对准方法并给出其具体实现算法，并对基于惯性系卡尔曼（Kalman）滤波的精对准算法和基于组合导航滤波的精对准算法进行了研究，为了实现由对准过程到导航过程的平滑过渡，车载定位定向系统采用了基于组合导航算法的系统精对准方法；最后，研制出激光陀螺SINS/OD组合导航车载定位定向系统原理样机，利用原理样机对系统的误差分析结果、快速寻北算法进行验证。系统最终实现了定位误差小于行驶路程的0.2%，寻北时间小于5分钟，航向精度优于0.08°的水平。 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

激光陀螺仪的结构组成

寻北精度：＜1mil姿态精度：＜0.5milANS2000 陆地导航系统 寻北精度：＜1mil方位保持精度：＜1mil/h位置精度：＜20m主要应用于轮式或履带式车辆H-726 模块式方位位置系统 寻北精度：＜1mil姿态精度：＜10m反应时间：＜15min采用零速修正和里程计组合的修正方式SIGMA30 激光陀螺定位定向系统寻北时间：＜4min寻北精度：＜1mil姿态精度：＜0.5mil定位精度：与里程计组合定位精度不大于 2m+0.2%D（D 为行驶距离）采用激光陀螺捷联惯导和里程计的组合方案法国 SAGEM 公司生产的 SIGMA30 激光捷联定位定向系统和采用的激光陀螺如图 1-2 所示。

适合于陆用车载导航。图 2-1 SINS/OD 车载定位定向系统原理框图从图 2-1 基于激光陀螺的车载定位定向系统的框图可以看出，激光陀螺捷联惯导系统包括三只高精度激光陀螺和三只石英挠性加速度计，高度计和里程计等硬件部分。软件部分主要包括捷联惯导系统算法、航位推算算法、仪表误差补偿算法、最优寻北算法、卡尔曼滤波最优估计算法、误差反馈补偿算法等。其中，硬件是整个系统的基础，而软件是实现系统精度性能的关键。激光陀螺车载定位定向系统初始对准过程中，通常利用速度、水平位置和高程信息，采用卡尔曼滤波技术，实现系统的自对准，并且在初始对准过程中对惯性仪表误差进行估计和补偿。在行进过程中，利用里程计、高度计的输出信息，通过 Kalman 滤波最优估计算法

【参考文献】：
期刊论文
[1]里程计辅助的捷联惯导系统研究[J]. 白亮,严恭敏,朱启举,田荣军.  弹箭与制导学报. 2013(06)
[2]捷联惯导/航位推算组合导航算法研究[J]. 孙铭,周琪,崔潇,秦永元.  电子设计工程. 2013(15)
[3]改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法[J]. 付强文,秦永元,周琪.  测控技术. 2013(07)
[4]捷联惯导/里程计组合导航方法[J]. 张小跃,杨功流,张春熹.  北京航空航天大学学报. 2013(07)
[5]基于里程计辅助的SINS动基座初始对准方法[J]. 王跃钢,杨家胜,蔚跃,雷堰龙.  系统工程与电子技术. 2013(05)
[6]惯性/里程计组合导航无地标行进中自主对准[J]. 铁俊波,吴文启,李万里.  导航与控制. 2013(02)
[7]位置修正技术在航位推算中的应用[J]. 崔莅杭,张英敏.  火力与指挥控制. 2012(08)
[8]捷联惯导系统/里程计高精度紧组合导航算法[J]. 肖烜,王清哲,程远,付梦印,刘彤.  兵工学报. 2012(04)
[9]里程计辅助陆用惯导行进间对准方法[J]. 肖烜,王清哲,付梦印,张继伟.  中国惯性技术学报. 2012(02)
[10]基于捷联惯导/里程计的车载高精度定位定向方法研究[J]. 杨波,王跃钢,彭辉煌.  计算机测量与控制. 2011(10)

博士论文
[1]基于机抖激光陀螺信号频域特性的SINS动态误差分析与补偿算法研究[D]. 潘献飞.国防科学技术大学 2008
[2]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006

硕士论文
[1]捷联惯导算法及车载组合导航系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2004



本文编号：3299999