航弹用捷联惯导系统大失准角传递对准算法研究

发布时间：2020-07-30 04:47

【摘要】：惯性导航系统具备完全自主、高隐蔽性、数据更新率高等特点,在现代精确制导炸弹中具有非常重要的作用。对于弹载的捷联惯导系统,高精度的初始对准对提高惯导系统的导航精度具有重要作用。由于弹载捷联惯导系统中的惯性器件精度较低,需要利用机载的高精度惯导进行传递对准。传统的线性传递对准模型在推导过程中采用了小角度假设,适用于失准角为小角度的情况。但是对于机载精确制导炸弹而言,由于载机的机动或者载机处于恶劣的飞行条件下,失准角不再为小角度,导致系统非线性程度的增加；这种情况下,继续使用线性模型会导致传递对准精度下降,无法达到所需的精度,甚至导致滤波器不稳定或者发散。本文对大失准角条件下机载制导炸弹的传递对准技术进行了研究。首先在介绍了捷联惯性导航系统的基本原理和力学编排的基础上,分析了惯性器件误差的模型并对其进行了简化,推导了捷联惯性导航系统的误差公式。根据初始失准角大小和是否采用小角度假设,推导了捷联惯性导航系统传递对准的线性模型和非线性模型。其次,介绍和分析了线性的卡尔曼滤波、非线性的无迹卡尔曼滤波和容积卡尔曼滤波的基本理论和优缺点,概述了传递对准在匹配方法研究和可观测性研究上的发展,并通过基于PWCS的奇异值分解方法对其可观测性进行了分析,并根据结论选择本文仿真采用的匹配方法和机动方式。随后,分析了杆臂效应、挠曲变形和时间延迟三类误差,对杆臂效应采用力学补偿法、对挠曲变形采用等效为观测噪声、对时间延迟采用预估补偿法,建模仿真分析每一类误差对传递对准性能造成的影响,以及补偿方法的效果。在此基础上综合三类误差和补偿方法进行仿真。最后,针对非线性滤波计算量较大限制了在实际工程中的应用,提出将降维CKF应用在快速传递对准中,推导了快速传递对准的降维算法,并通过仿真比较了降维CKF和CKF的传递对准结果。
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN96
【图文】：

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本文编号：2775040