舰用捷联惯导/天文/计程仪组合导航关键技术研究
发布时间：2021-09-30 13:04
对于水面舰艇,如何在不依赖卫星导航的条件下,全自主的获取高精度导航信息一直是近年来的研究难点与热点。为了解决这一问题,可采用基于捷联惯导/天文/计程仪的组合导航方法,即利用计程仪和天文导航输出作为基准对捷联惯导的发散式导航误差进行周期性重校,获取高精度导航信息,达到组合导航的目的。然而,由于计程仪测速存在时变量测噪声误差、舰用天文导航系统受制于天气等因素影响基准信息的实时可用性,降低组合导航精度。针对这一问题,本论文对复杂环境下的基于捷联惯导/天文/计程仪组合模式下的组合导航方法展开深入研究,旨在探讨如何在舰用应用背景条件下,提高外测基准信息精度,进而完善该组合导航方案。论文的主要工作有:对于计程仪辅助条件下的组合导航技术,分别推导了系统可观测性矩阵及基于线性非奇异变换的能观测性分解矩阵,进而得到各状态量完全可观测的载体运动路径设计原则,达到最大限度的估算导航误差、提高导航精度的目的;对于计程仪存在未知量测噪声导致系统导航精度下降的问题,通过对计程仪量测噪声模型的建立以及噪声参数估算过程的推导,提出了基于自适应两阶卡尔曼滤波的组合导航方法,达到抑制计程仪量测噪声、提高观测量精度的目的。...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１惯性导航系统发展足迹??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??表１．２?Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ和Ｌｉｔｔｏｎ公司的激光陀螺产品??
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与命中精度均引领世界先进水平??近年来，美国Ｎｏｒｔｈｒｏｐ公司研制了星光／惯性导航系统（Ｓｔｅｌｌａｒ－Ｉｎｅｒｔｉａｌ?Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ??Ｓｙｓｔｅｍ）?ＬＮ－１２０Ｇ?（如图１．４），该系统工作在惯性／星光组合模式下航向精度为２４”??（ＲＭＳ）、水平精度为（０．２＋０．００２５ｔＱ＋５）?°?（ＲＭＳ），定位精度?０．１５＋０．１５ｔＧ５ｎｍ?（ＣＥＰ）。??ＬＮ－１２０Ｇ已被美国军方采购３０套装备与空军ＲＣ－１３５战略侦察机上。该系统使用ＺＬＧ??激光陀螺仪，星敏感器以捷联方式安装此外，美国ＴＲＥＸ?Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ公司为美国??海军水面舰艇研发了独立于ＧＰＳ工作的多孔径星敏感器，主要应用于水面舰艇惯性／星??敏感器组合导航１％＿Ｗｊ。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应滤波的SINS/DVL组合导航系统[J]. 徐晓苏,潘永飞,邹海军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]SINS/DVL组合导航系统的标定[J]. 于玖成,何昆鹏,王晓雪. 智能系统学报. 2015(01)
[3]自适应P值映射的惯性/天文角度组合导航算法[J]. 王融,熊智,刘建业,钟丽娜. 控制理论与应用. 2014(05)
[4]船用星敏感器星点质心精确提取方法[J]. 佟帅,李辉,王安国. 应用光学. 2013(06)
[5]大飞机极区惯性/天文组合导航算法[J]. 周琪,秦永元,严恭敏,岳亚洲. 系统工程与电子技术. 2013(12)
[6]基于加性对偶四元数的惯性/天文组合导航算法[J]. 钱华明,孙龙,黄蔚,刘璇. 北京航空航天大学学报. 2013(06)
[7]捷联惯导基于星体跟踪器的高精度初始对准算法[J]. 张金亮,秦永元,吴枫. 中国惯性技术学报. 2013(01)
[8]惯性/天文深组合非线性定位算法[J]. 赖际舟,于永军,熊智,刘建业. 控制与决策. 2012(11)
[9]SINS/计程仪/重力无源组合导航系统仿真研究[J]. 祝燕华,蔡体菁,卢桢. 弹箭与制导学报. 2011(04)
[10]月球车的惯性/天文组合导航新方法[J]. 宁晓琳,蔡洪炜,吴伟仁,房建成,张学亮. 系统工程与电子技术. 2011(08)
博士论文
[1]高精度全天时星敏感器关键技术研究[D]. 何家维.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[2]基于星敏感器的船姿测量方法研究[D]. 郭敬明.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[3]机载捷联惯性/天文组合导航系统关键技术研究[D]. 屈蔷.南京航空航天大学 2012
[4]飞行器惯性/地磁/天文组合导航系统研究[D]. 刘睿.哈尔滨工业大学 2011
[5]舰船用平台式惯导系统测控技术研究[D]. 黄卫权.哈尔滨工程大学 2006
[6]捷联式惯导系统初始对准方法研究[D]. 李东明.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]基于天文观测的高空长航无人机组合导航技术研究[D]. 高春雷.南京航空航天大学 2010
[2]惯性/天文组合导航系统半物理仿真研究[D]. 周宝林.哈尔滨工业大学 2009
[3]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 李亮.哈尔滨工程大学 2009
[4]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
[5]捷联惯导系统误差分析与算法设计[D]. 邵玉梅.西北工业大学 2007
[6]用于计程仪标定的旋转系统研究[D]. 刘军.华中科技大学 2005
[7]多普勒测速技术——信号处理技术研究与实现[D]. 孙星亮.西安电子科技大学 2005
本文编号：3415920
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１惯性导航系统发展足迹??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??表１．２?Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ和Ｌｉｔｔｏｎ公司的激光陀螺产品??
?．?ｒｆＷＢｇ?“上ｈｉ。??■?Ｗ?圍??图１．１惯性导航系统发展足迹??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｉｎｅｒｔｉａｌ?ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??表１．２?Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ和Ｌｉｔｔｏｎ公司的激光陀螺产品??Ｔａｂｌｅ?１．２?Ｌａｓｅｒ?ｇｙｒｏ?ｏｆ?Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ?ａｎｄ?Ｌｉｔｔｏｎ??标度因数误差?￣零漂稳定性￣随机游走Ｉ动态范围??型号??丨?ｐｐｍ?／（ｄｅｇ?／?ｈ）?／?（ｄｅｇ?／?／？°５）?／（ｄｅｇ?／?ｓ）??Ｇ－１３２０?３０?０．０３－０．１?０．００３?？０．０１?８００??ＧＧ－１３Ｑ８?＜５０?Ｌ０?０Ｊ?１０００??ＧＧ－１３８９?０Ａ?０．０００１５?０．００００４?潜艇用??ＬＧ－２７２７?＜１０?＜０．０５?Ｏ０１?８００??ＬＧ－８０２８?＜２〇?＜０．０１?０．００８?４００??几种典型的基于光纤陀螺的Ｉｘｓｅａ产品的技术性能指标如表１．３１３６＃
与命中精度均引领世界先进水平??近年来，美国Ｎｏｒｔｈｒｏｐ公司研制了星光／惯性导航系统（Ｓｔｅｌｌａｒ－Ｉｎｅｒｔｉａｌ?Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ??Ｓｙｓｔｅｍ）?ＬＮ－１２０Ｇ?（如图１．４），该系统工作在惯性／星光组合模式下航向精度为２４”??（ＲＭＳ）、水平精度为（０．２＋０．００２５ｔＱ＋５）?°?（ＲＭＳ），定位精度?０．１５＋０．１５ｔＧ５ｎｍ?（ＣＥＰ）。??ＬＮ－１２０Ｇ已被美国军方采购３０套装备与空军ＲＣ－１３５战略侦察机上。该系统使用ＺＬＧ??激光陀螺仪，星敏感器以捷联方式安装此外，美国ＴＲＥＸ?Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ公司为美国??海军水面舰艇研发了独立于ＧＰＳ工作的多孔径星敏感器，主要应用于水面舰艇惯性／星??敏感器组合导航１％＿Ｗｊ。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应滤波的SINS/DVL组合导航系统[J]. 徐晓苏,潘永飞,邹海军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[2]SINS/DVL组合导航系统的标定[J]. 于玖成,何昆鹏,王晓雪. 智能系统学报. 2015(01)
[3]自适应P值映射的惯性/天文角度组合导航算法[J]. 王融,熊智,刘建业,钟丽娜. 控制理论与应用. 2014(05)
[4]船用星敏感器星点质心精确提取方法[J]. 佟帅,李辉,王安国. 应用光学. 2013(06)
[5]大飞机极区惯性/天文组合导航算法[J]. 周琪,秦永元,严恭敏,岳亚洲. 系统工程与电子技术. 2013(12)
[6]基于加性对偶四元数的惯性/天文组合导航算法[J]. 钱华明,孙龙,黄蔚,刘璇. 北京航空航天大学学报. 2013(06)
[7]捷联惯导基于星体跟踪器的高精度初始对准算法[J]. 张金亮,秦永元,吴枫. 中国惯性技术学报. 2013(01)
[8]惯性/天文深组合非线性定位算法[J]. 赖际舟,于永军,熊智,刘建业. 控制与决策. 2012(11)
[9]SINS/计程仪/重力无源组合导航系统仿真研究[J]. 祝燕华,蔡体菁,卢桢. 弹箭与制导学报. 2011(04)
[10]月球车的惯性/天文组合导航新方法[J]. 宁晓琳,蔡洪炜,吴伟仁,房建成,张学亮. 系统工程与电子技术. 2011(08)
博士论文
[1]高精度全天时星敏感器关键技术研究[D]. 何家维.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[2]基于星敏感器的船姿测量方法研究[D]. 郭敬明.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
[3]机载捷联惯性/天文组合导航系统关键技术研究[D]. 屈蔷.南京航空航天大学 2012
[4]飞行器惯性/地磁/天文组合导航系统研究[D]. 刘睿.哈尔滨工业大学 2011
[5]舰船用平台式惯导系统测控技术研究[D]. 黄卫权.哈尔滨工程大学 2006
[6]捷联式惯导系统初始对准方法研究[D]. 李东明.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]基于天文观测的高空长航无人机组合导航技术研究[D]. 高春雷.南京航空航天大学 2010
[2]惯性/天文组合导航系统半物理仿真研究[D]. 周宝林.哈尔滨工业大学 2009
[3]SINS/DVL组合导航技术研究[D]. 李亮.哈尔滨工程大学 2009
[4]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
[5]捷联惯导系统误差分析与算法设计[D]. 邵玉梅.西北工业大学 2007
[6]用于计程仪标定的旋转系统研究[D]. 刘军.华中科技大学 2005
[7]多普勒测速技术——信号处理技术研究与实现[D]. 孙星亮.西安电子科技大学 2005
本文编号：3415920
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