旋转稳定弹GNSS/MIMU组合导航初始对准方法研究
发布时间：2021-11-04 03:55
现代战争对武器系统打击精度的要求越来越高,提高武器系统的打击精度尤为必要,传统弹药灵巧化是提高弹药打击精度的有效途径,因此,弹道修正、末端敏感等弹药灵巧化技术成为研究热点。弹道检测是对旋转稳定弹进行弹道修正的关键问题,采用GNSS/MIMU组合导航系统进行弹丸弹道参数检测,不但具有GNSS精度高和MIMU抗干扰能力强等优点,还可以避免单独采用GNSS检测弹道存在卫星信号易被干扰或丢失而无法连续检测弹道,和单独利用MIMU检测弹道存在误差累积的问题。本文以旋转稳定弹弹道修正为研究背景,对利用组合导航系统进行弹丸弹道参数检测时MIMU需进行初始对准的问题展开研究,旨在解决高旋转条件下MIMU不能测量滚转角速度而导致无法采用常规方法进行初始对准的问题,主要研究内容如下:利用刚体弹道模型及弹道数据分析旋转稳定弹的运动特性,并根据MIMU捷联解算模型和误差模型分析弹体运动特性对初始对准的影响,建立MIMU数据模拟模型,对MIMU测量数据进行模拟,解决初始对准数据源问题。结果表明,旋转稳定弹在弹道初期存在较大章动,使MIMU测量数据存在较大变化,进行初始对准时需避开该阶段;旋转稳定弹飞行较为稳定,...
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 弹道修正概述
1.1.2 组合导航概述
1.1.3 初始对准概述
1.2 国内外研究概况
1.2.1 弹道修正研究概况
1.2.2 组合导航研究概况
1.2.3 初始对准研究概况
1.2.4 滚转姿态检测研究概况
1.3 亟待解决的问题
1.4 本文内容安排
第2章 旋转稳定弹及捷联惯导特性研究
2.1 旋转稳定弹运动特性分析
2.1.1 常用坐标系
2.1.2 旋转稳定弹运动特性
2.2 捷联惯导系统特性分析
2.2.1 捷联惯导系统原理
2.2.2 捷联解算算法分析
2.2.3 捷联惯导系统误差模型
2.3 捷联惯导数据模拟与仿真验证
2.3.1 捷联惯导系统应用环境
2.3.2 捷联惯导系统数据模拟方法
2.3.3 捷联惯导模拟数据仿真验证
2.4 实际捷联惯导数据特性研究
2.4.1 实际惯导数据解算
2.4.2 实际惯导数据特性
2.5 本章小结
第3章 旋转稳定弹滚转姿态检测方法研究
3.1 旋转稳定弹角运动特性
3.2 锁相跟踪算法特性分析
3.2.1 锁相环结构
3.2.2 三阶锁相环路分析
3.2.3 稳态响应分析
3.3 锁相跟踪滚转姿态检测
3.3.1 滚转姿态检测模型
3.3.2 相位鉴别器分析
3.3.3 积分清除器研究
3.3.4 环路滤波器分析
3.3.5 补偿滤波算法研究
3.4 滚转姿态检测效果仿真
3.4.1 锁相跟踪效果仿真
3.4.2 滚转姿态检测仿真
3.4.3 双陀螺组合锁相跟踪研究
3.5 本章小结
第4章 GNSS/MIMU组合导航系统粗对准方法研究
4.1 GNSS误差特性研究
4.1.1 GNSS定位误差特性与建模
4.1.2 GNSS测速误差特性与建模
4.1.3 GNSS导航接收机数据模拟
4.2 GNSS/MIMU组合导航粗对准方法
4.2.1 GNSS/MIMU组合导航粗对准方法
4.2.2 GNSS/MIMU组合导航粗对准过程
4.2.3 粗对准算法仿真验证
4.3 GNSS/MIMU组合导航粗对准误差分析
4.4 本章小结
第5章 GNSS/MIMU组合导航系统精对准方法研究
5.1 捷联惯导系统误差模型
5.2 捷联惯导系统初始对准模型
5.2.1 初始对准组合模式分析
5.2.2 初始对准状态方程研究
5.2.3 位置/速度匹配量测方程分析
5.2.4 初始对准可观测性分析
5.3 基于离散卡尔曼滤波的初始对准方法研究
5.3.1 离散卡尔曼滤波方法分析
5.3.2 基于离散卡尔曼滤波的初始对准方法仿真
5.4 基于自适应卡尔曼滤波的初始对准方法研究
5.4.1 自适应卡尔曼滤波方法分析
5.4.2 基于自适应卡尔曼滤波的初始对准方法仿真
5.5 基于抗差自适应卡尔曼滤波的初始对准方法研究
5.5.1 抗差自适应卡尔曼滤波方法分析
5.5.2 基于抗差自适应卡尔曼滤波的初始对准方法仿真
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本文主要内容
6.2 本文主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]弹道修正弹及弹道修正关键技术分析[J]. 夏彬,周亮. 国防科技. 2013(03)
[2]Impact Point Prediction and Lateral Correction Analysis of Two-dimensional Trajectory Correction Projectiles[J]. WANG Zhongyuan,CHANG Sijiang. Defence Technology. 2013(01)
[3]弹道修正火箭的捷联惯姿算法比较研究[J]. 纪彩华,陈国光,陈阳,李伟光,何璐,鲍亚琪. 弹箭与制导学报. 2012(01)
[4]一维弹道修正弹对海上目标射击误差及射程扩展量研究[J]. 黄义,汪德虎,由大德,白江. 弹箭与制导学报. 2012(01)
[5]弹道修正弹药现状及关键技术[J]. 余勃彪,严平. 四川兵工学报. 2011(04)
[6]基于MSP430单片机的弹道解算方法研究与实现[J]. 申强,杨登红,李东光. 北京理工大学学报. 2011(02)
[7]炮兵战术精确打击技术发展[J]. 彭峰生. 兵工学报. 2010(S2)
[8]弹道修正弹发展综述[J]. 张民权,刘东方,王冬梅,庞艳珂. 兵工学报. 2010(S2)
[9]MEMS航天惯导产品及技术发展简介[J]. 张英,戚红向,李德强,王世会,叶茂. 航天标准化. 2010(03)
[10]自适应平方根无迹卡尔曼滤波算法[J]. 李鹏,宋申民,陈兴林. 控制理论与应用. 2010(02)
博士论文
[1]船用卫星天线姿态稳定系统关键技术研究[D]. 吴鹏.哈尔滨工程大学 2012
[2]自适应抗差UKF在卫星组合导航中的理论与应用研究[D]. 汪秋婷.华中科技大学 2010
[3]观测时滞系统的最优滤波[D]. 卢晓.大连理工大学 2008
[4]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]船用光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究[D]. 徐锐.哈尔滨工业大学 2013
[2]北斗接收机关键技术研究[D]. 柯腾伦.西安电子科技大学 2013
[3]捷联惯性导航系统初始对准方法研究[D]. 任蕾.哈尔滨工程大学 2010
[4]全球定位系统在二维弹道修正引信中的应用[D]. 刘伟.南京理工大学 2006
[5]GPS在MINS/GPS组合导航系统中的应用研究[D]. 张雪.东南大学 2006
[6]小型惯性姿态测量系统研究[D]. 谢璘.哈尔滨工程大学 2005
[7]捷联惯导系统初始对准滤波技术研究[D]. 聂莉娟.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3474948
【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 弹道修正概述
1.1.2 组合导航概述
1.1.3 初始对准概述
1.2 国内外研究概况
1.2.1 弹道修正研究概况
1.2.2 组合导航研究概况
1.2.3 初始对准研究概况
1.2.4 滚转姿态检测研究概况
1.3 亟待解决的问题
1.4 本文内容安排
第2章 旋转稳定弹及捷联惯导特性研究
2.1 旋转稳定弹运动特性分析
2.1.1 常用坐标系
2.1.2 旋转稳定弹运动特性
2.2 捷联惯导系统特性分析
2.2.1 捷联惯导系统原理
2.2.2 捷联解算算法分析
2.2.3 捷联惯导系统误差模型
2.3 捷联惯导数据模拟与仿真验证
2.3.1 捷联惯导系统应用环境
2.3.2 捷联惯导系统数据模拟方法
2.3.3 捷联惯导模拟数据仿真验证
2.4 实际捷联惯导数据特性研究
2.4.1 实际惯导数据解算
2.4.2 实际惯导数据特性
2.5 本章小结
第3章 旋转稳定弹滚转姿态检测方法研究
3.1 旋转稳定弹角运动特性
3.2 锁相跟踪算法特性分析
3.2.1 锁相环结构
3.2.2 三阶锁相环路分析
3.2.3 稳态响应分析
3.3 锁相跟踪滚转姿态检测
3.3.1 滚转姿态检测模型
3.3.2 相位鉴别器分析
3.3.3 积分清除器研究
3.3.4 环路滤波器分析
3.3.5 补偿滤波算法研究
3.4 滚转姿态检测效果仿真
3.4.1 锁相跟踪效果仿真
3.4.2 滚转姿态检测仿真
3.4.3 双陀螺组合锁相跟踪研究
3.5 本章小结
第4章 GNSS/MIMU组合导航系统粗对准方法研究
4.1 GNSS误差特性研究
4.1.1 GNSS定位误差特性与建模
4.1.2 GNSS测速误差特性与建模
4.1.3 GNSS导航接收机数据模拟
4.2 GNSS/MIMU组合导航粗对准方法
4.2.1 GNSS/MIMU组合导航粗对准方法
4.2.2 GNSS/MIMU组合导航粗对准过程
4.2.3 粗对准算法仿真验证
4.3 GNSS/MIMU组合导航粗对准误差分析
4.4 本章小结
第5章 GNSS/MIMU组合导航系统精对准方法研究
5.1 捷联惯导系统误差模型
5.2 捷联惯导系统初始对准模型
5.2.1 初始对准组合模式分析
5.2.2 初始对准状态方程研究
5.2.3 位置/速度匹配量测方程分析
5.2.4 初始对准可观测性分析
5.3 基于离散卡尔曼滤波的初始对准方法研究
5.3.1 离散卡尔曼滤波方法分析
5.3.2 基于离散卡尔曼滤波的初始对准方法仿真
5.4 基于自适应卡尔曼滤波的初始对准方法研究
5.4.1 自适应卡尔曼滤波方法分析
5.4.2 基于自适应卡尔曼滤波的初始对准方法仿真
5.5 基于抗差自适应卡尔曼滤波的初始对准方法研究
5.5.1 抗差自适应卡尔曼滤波方法分析
5.5.2 基于抗差自适应卡尔曼滤波的初始对准方法仿真
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本文主要内容
6.2 本文主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]弹道修正弹及弹道修正关键技术分析[J]. 夏彬,周亮. 国防科技. 2013(03)
[2]Impact Point Prediction and Lateral Correction Analysis of Two-dimensional Trajectory Correction Projectiles[J]. WANG Zhongyuan,CHANG Sijiang. Defence Technology. 2013(01)
[3]弹道修正火箭的捷联惯姿算法比较研究[J]. 纪彩华,陈国光,陈阳,李伟光,何璐,鲍亚琪. 弹箭与制导学报. 2012(01)
[4]一维弹道修正弹对海上目标射击误差及射程扩展量研究[J]. 黄义,汪德虎,由大德,白江. 弹箭与制导学报. 2012(01)
[5]弹道修正弹药现状及关键技术[J]. 余勃彪,严平. 四川兵工学报. 2011(04)
[6]基于MSP430单片机的弹道解算方法研究与实现[J]. 申强,杨登红,李东光. 北京理工大学学报. 2011(02)
[7]炮兵战术精确打击技术发展[J]. 彭峰生. 兵工学报. 2010(S2)
[8]弹道修正弹发展综述[J]. 张民权,刘东方,王冬梅,庞艳珂. 兵工学报. 2010(S2)
[9]MEMS航天惯导产品及技术发展简介[J]. 张英,戚红向,李德强,王世会,叶茂. 航天标准化. 2010(03)
[10]自适应平方根无迹卡尔曼滤波算法[J]. 李鹏,宋申民,陈兴林. 控制理论与应用. 2010(02)
博士论文
[1]船用卫星天线姿态稳定系统关键技术研究[D]. 吴鹏.哈尔滨工程大学 2012
[2]自适应抗差UKF在卫星组合导航中的理论与应用研究[D]. 汪秋婷.华中科技大学 2010
[3]观测时滞系统的最优滤波[D]. 卢晓.大连理工大学 2008
[4]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]船用光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究[D]. 徐锐.哈尔滨工业大学 2013
[2]北斗接收机关键技术研究[D]. 柯腾伦.西安电子科技大学 2013
[3]捷联惯性导航系统初始对准方法研究[D]. 任蕾.哈尔滨工程大学 2010
[4]全球定位系统在二维弹道修正引信中的应用[D]. 刘伟.南京理工大学 2006
[5]GPS在MINS/GPS组合导航系统中的应用研究[D]. 张雪.东南大学 2006
[6]小型惯性姿态测量系统研究[D]. 谢璘.哈尔滨工程大学 2005
[7]捷联惯导系统初始对准滤波技术研究[D]. 聂莉娟.哈尔滨工程大学 2004
本文编号：3474948
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