基于双天线量测参数传递建模的机载SINS/SAR组合导航研究

论文摘要

现代战争对武器系统的精确打击能力要求越来越高，精确打击已成为衡量和决定战争成败的重要因素，自主精确导航定位是武器系统实现精确打击的关键技术。SINS/SAR组合系统以其具备自主可靠、全天时全天候的工作能力，必将成为未来军用飞行器实现精确打击的最合适和优选的导航系统。本文针对性地研究了基于双天线量测参数传递建模的机载SINS/SAR组合导航系统关键技术，分析了SINS/SAR组合导航系统中的量测定位参数传递以及导航信息融合建模技术，并设计实现了机载SINS/SAR组合导航仿真平台，为后续SINS/SAR组合导航系统的工程化实现提供了参考。本文首先分析了机载应用环境下的SAR成像方式，提出了基于斜视SAR成像方式的双天线机载SINS/SAR组合导航系统方案。此外，为有效提升SINS/SAR组合系统性能，本文结合未来战机对高性能捷联惯性导航的需要，重点研究了捷联惯性导航全姿态解算算法和动态误差补偿算法，有效提高了捷联惯性导航系统性能，从而为实现高精度和高可靠性SINS/SAR组合导航提供了基础。本文提出了结合SAR成像定位方式的量测参数传递建模方法，为提高机载SINS/SAR组合导航系统精度，建立了基于斜视SAR成像的量测定位参数传递模型；研究了量测参数传递误差的影响因素，为后续建立高精度SINS/SAR组合定位模型提供了理论基础。本文研究提出了机载SINS/SAR组合导航自适应滤波方法，针对简化的Sage自适应算法稳定性差以及滤波收敛慢等缺陷，提出了考虑SAR量测特性的改进加权Sage自适应信息融合方法，有效解决了由于SAR匹配定位误差特性变化，导致滤波精度下降的问题。本文还研制了机载SINS/SAR组合导航仿真平台，对所研究提出的SINS/SAR组合关键算法进行了性能综合验证，从而为机载SINS/SAR组合导航的未来工程化应用提供了良好支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 SINS/SAR 组合导航技术
• 1.2.1 SAR 成像技术国内外研究现状
• 1.2.2 捷联惯性/SAR 组合技术研究现状
• 1.3 课题研究目的与意义
• 1.4 论文主要的研究内容与章节安排
• 第二章 机载 SINS/SAR 组合导航方案及高性能捷联算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 基于斜视 SAR 成像的双天线 SINS/SAR 组合导航方案
• 2.2.1 机载 SAR 成像方式研究
• 2.2.2 基于斜视 SAR 成像的双天线机载 SINS/SAR 组合导航方案设计
• 2.3 基于斜视 SAR 成像的双天线 SINS/SAR 组合导航关键技术分析
• 2.3.1 量测参数传递建模分析
• 2.3.2 自适应滤波技术
• 2.3.3 高性能捷联导航算法研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于双天线的斜视 SAR 成像匹配定位量测参数传递技术
• 3.1 引言
• 3.2 SAR 匹配定位参数量测转换过程分析
• 3.2.1 问题阐述
• 3.2.2 参数传递过程分析
• 3.3 位置量测参数传递建模研究
• 3.3.1 量测参数坐标定义
• 3.3.2 SAR 量测参数传递过程几何建模分析
• 3.4 仿真试验与分析
• 3.4.1 参数传递误差特性研究
• 3.4.2 总精度仿真研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 考虑 SAR 量测特性的 SINS/SAR 自适应信息融合算法研究
• 4.1 引言
• 4.2 SINS/SAR 组合系统数学模型
• 4.2.1 系统的状态方程
• 4.2.2 系统的量测方程
• 4.3 SINS/SAR 组合自适应滤波算法研究
• 4.3.1 经典拉尔曼滤波算法
• 4.3.2 简化的 Sage 自适应滤波算法
• 4.3.3 改进的 SINS/SAR 组合加权 Sage 自适应滤波算法
• 4.4 SINS/SAR 组合自适应滤波算法仿真研究
• 4.4.1 仿真条件设置
• 4.4.2 仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 机载 SINS/SAR 组合导航仿真平台的研究及实现
• 5.1 引言
• 5.2 基于双天线的 SINS/SAR 组合导航仿真系统总体设计
• 5.3 SINS/SAR 组合导航仿真系统的关键模块实现
• 5.3.1 双天线系统模块
• 5.3.2 量测参数传递模块
• 5.3.3 组合导航滤波模块
• 5.3.4 组合导航仿真系统总流程
• 5.4 SINS/SAR 组合导航仿真系统仿真结果与分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 本文所做的主要工作
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文