捷联惯性导航系统建模与验证技术研究

发布时间：2017-09-20 16:36

  本文关键词：捷联惯性导航系统建模与验证技术研究

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【摘要】：捷联式惯性导航系统是载体导航的重要方式,具有自主性、成本低、易维护等优点,在导弹、舰艇、飞机等军事和民用领域有重要应用。由于捷联惯导系统结构复杂、测试难度大,为缩短研究时间,节省不必要的人力物力损失,根据研究目的建立捷联惯导仿真系统成为一项有效手段。系统VV(VerificationValidation,即校核、验证)可有效提高仿真系统可信度,而国内外针对捷联惯导仿真系统VV研究较少,技术积累相对不足。本课题针对捷联惯导仿真系统与VV过程作了较为深入的研究,建立了捷联惯导仿真模型,并对其进行校核、验证。同时为避免人为主观因素对验证结果的影响,在系统验证过程中提出三盲等效试验方法,得出更为可信的结论。本论文的主要工作总结如下:(1)基于捷联惯导仿真系统理论,使用Labview与Matlab软件建立轨迹、惯组、解算等分系统模型。分析模型中误差来源以及误差传播特性,为减少误差影响,对各模型进行误差补偿。模型之间通过硬件和软件接口通信,组建捷联惯导仿真系统平台。(2)设计捷联惯导仿真系统VV方案。在VV标准规范下,选用VV方法对仿真需求和概念模型等进行校核。同时测试捷联惯导仿真系统与真实系统,得出二者与时间相关的动态数据,运用Theil不等式法、灰色关联度法、谱估计法分析采集的数据,验证仿真系统与真实系统的动态一致性。(3)对捷联惯导仿真系统和真实系统进行三盲等效试验,以二者终点时刻的惯组数据、解算数据等静态数据为指标,使用非参数检验方法分析采集数据,验证仿真系统与真实系统的静态一致性。
【关键词】：V&V 捷联惯导 仿真系统 盲法验证
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN966
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 论文选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 捷联惯导系统发展概况10-11
• 1.2.2 捷联惯导仿真系统研究现状11-13
• 1.2.3 仿真系统V&V技术及研究现状13-14
• 1.3 论文的主要研究内容14-15
• 第2章 捷联惯导仿真与V&V系统方案设计15-30
• 2.1 引言15
• 2.2 仿真与V& V系统组成15-21
• 2.2.1 仿真与V&V系统概念15-16
• 2.2.2 捷联惯导仿真与V&V系统组成16
• 2.2.3 捷联惯导仿真系统16-19
• 2.2.4 捷联惯导V&V系统19-21
• 2.3 捷联惯导仿真与V&V系统流程设计21-24
• 2.3.1 仿真与V&V系统内容概述21-22
• 2.3.2 仿真与V&V系统流程22-24
• 2.4 仿真系统接口和通信设计24-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 捷联惯导系统仿真技术研究30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 捷联惯导系统基本原理30-32
• 3.2.1 常用参数及坐标系定义30-31
• 3.2.2 捷联惯导系统基本原理31-32
• 3.3 载体运动模型32-37
• 3.3.1 载体基本运动形式32-33
• 3.3.2 轨迹生成模型33-36
• 3.3.3 惯性器件数据生成模型36-37
• 3.4 捷联惯导系统导航解算模型37-45
• 3.4.1 姿态更新算法研究38-41
• 3.4.2 速度更新算法研究41-43
• 3.4.3 位置更新算法研究43-45
• 3.5 捷联惯导系统误差模型45-48
• 3.5.1 误差来源45-46
• 3.5.2 惯性器件误差模型46-47
• 3.5.3 系统误差模型47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第4章 捷联惯导系统V&V研究与设计49-68
• 4.1 引言49
• 4.2 捷联惯导仿真系统可信度49-52
• 4.2.1 仿真系统与可信度49-50
• 4.2.2 仿真系统V&V概念50-51
• 4.2.3 可信度与V&V关系51-52
• 4.3 捷联惯导仿真系统V&V研究52-56
• 4.3.1 标准和规范52-53
• 4.3.2 V&V指标体系53
• 4.3.3 V&V角色划分53-54
• 4.3.4 V&V应用工具54-55
• 4.3.5 V&V技术55-56
• 4.4 捷联惯导仿真系统V&V过程设计56-62
• 4.4.1 校核仿真需求56-57
• 4.4.2 V&V计划制定57
• 4.4.3 校验概念模型57-59
• 4.4.4 校核系统设计59
• 4.4.5 模型校验59-61
• 4.4.6 系统验证61-62
• 4.5 捷联惯导系统动态一致性验证方法研究62-67
• 4.5.1. Theil不等式系数法62-63
• 4.5.2 灰色关联度法63-64
• 4.5.3 谱估计法64-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第5章 捷联惯导系统盲法验证试验设计68-78
• 5.1 引言68
• 5.2 捷联惯性导航系统盲法试验68-69
• 5.2.1 盲法试验原理68-69
• 5.2.2 盲法试验与V&V关系69
• 5.3 三盲试验设计69-73
• 5.3.1 指标69-70
• 5.3.2 资料与方法70-73
• 5.4 三盲试验结果分析73-76
• 5.5 讨论76
• 5.6 本章小结76-78
• 结论78-79
• 参考文献79-84
• 致谢84

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