基于多目标优化的SINS试验设计方法研究

发布时间：2021-07-14 09:58

　　捷联惯导系统（SINS）是目前非常普遍的导航系统,其导航的精度受很多因素影响。其中,惯性敏感元件（加速度计和陀螺仪）的精度是影响SINS精度主要因素。为了提高惯性敏感元件精度,通常会对其建立误差模型,并对其误差系数进行标定试验,其误差系数的的辨识精度极大地影响着惯性敏感元件的精度。误差模型的误差系数包含静态误差系数和动态误差系数,但是动态误差系数相比静态误差系数而言,更难对其进行准确标定而对导航精度的影响又不可忽略。因此,设计一个好的试验方案,可以提高误差系数的精度进而提高SINS精度。本文针对SINS的惯性敏感元件在双轴测试转台的动态误差系数标定试验,提出一种基于改进的归档式多目标模拟退火算法（IAMOSA）的最优试验设计方法。本文建立了在双轴转台标定试验下SINS的加速度计和陀螺仪的误差模型,根据动力学方程建立了包含9个加速度计动态误差系数和9个陀螺仪动态误差系数的连续线性时变系统模型方程。离散化该连续系统模型后,根据参数标定的最优估计理论确定使用离散卡尔曼滤波用于试验的误差系数估计。分析了卡尔曼滤波的估计性能,针对提高误差系数估计精度和提高试验效率两个方面提出两个试验设计的优化目... 

【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

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ECEF坐标系

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文即可。当地坐标系（地理坐标系）由相对于地球上惯性敏感元件所在当地的位置的上部、东部和北部三个方向组成。图2-1展示了ECEF坐标系的定义，图2-2展示了当地坐标系的定义，从两图中我们也可以看出ECEF坐标系和当地坐标系两个坐标系之间的关系。而我们要用的最基本的参考坐标系是对于固定着惯性敏感元件的载体而言的，载体坐标系。除了基本参考坐标系之外，模型推导中还使用了中间坐标系。这些坐标系是根据需要定义的。表2-1给出了上述参考坐标系及其组成和缩写的总结。图2-1ECEF坐标系图2-2当地坐标系表2-1几种坐标系的表示参考坐标系坐标轴组成符号备注载体坐标系x,y,zb固定在载体上的坐标系当地坐标系E,N,Un在地球表面某一点，以东北天为三个轴ECI坐标系X’,Y’,Z’i惯性空间坐标系ECEF坐标系X,Y,Ze跟随地球自转，与地球固连的坐标系中间坐标系x’,y’,z’b’,q用于计算的中间坐标系在本章节的分析中，大量使用了向量以及矩阵的计算。通常，以小写字母来表示一个向量，其上标来表示在上标坐标系下，其下标来表示相对的两个坐标系，例如，e表示在ECEF坐标系()下，载体坐标系()相对于惯性坐标系()的角速度。以大写字母来表示一个矩阵，其上下标通常表示坐标转换，例如，一个载体坐标系中的向量，转换到ECEF坐标系量，可以用如下形式进行转换：=(2-1)-10-

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.3转台分析与角速度计算2.3.1转台分析转台是常用于校准惯性仪器的设备。通常由两个或三个同心环组成，每个环都可以在转台的机械约束下以任何角速度或加速度围绕不同的轴旋转。本文采用两轴转台进行标定，以两个环的角加速度作为输入量。转台示意图如图2-3所示，它显示了它的两个可以自由转动的内环和外环，以及它们的转轴与当地坐标系之间的关系。图2-3两轴转台示意图下面对转台的运动进行分析。首先，初始状态为转台处于图2-3的位置，外环绕外轴（当地坐标系北方向）正向旋转角度，如图2-4所示，得到新的中间坐标系为，其旋转的转换矩阵为：=cossin0sincos0001(2-2)然后，将中间状态的转台（）内环绕内轴（当地坐标系东方向）正向旋转角度，如图2-5所示，其旋转的转换矩阵为：=cos0sin110sin0cos(2-3)经过外环和内环两次旋转，即实现了从当地坐标系到载体坐标系的转换。两次转换可使用=合成一个坐标转换矩阵，结果如下所示：=coscossincossinsincos0cossinsinsincos(2-4)-11-

【参考文献】：
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硕士论文
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[3]卫星信号短暂缺失时的组合导航技术研究与实现[D]. 赵雪峰.电子科技大学 2017
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本文编号：3283915