捷联式惯性导航系统初始对准研究

论文摘要

在惯性原理基础上建立的惯性导航系统,具有自主性强,不易受外界干扰的特点。在SINS/GPS组合导航系统中,当GPS（Global Positioning System）信号受到干扰时,惯导系统仍能为导航系统提供导航信息。SINS（Strap-down Inertial Navigation System）是捷联式惯性导航系统的简称,它是惯性导航系统的一种。SINS将惯性元件固连到载体上,通过计算机来对惯性器件的观测信息进行处理,实现导航参数的解算。SINS由于将惯性器件固连到载体上,省去了平台式惯性导航系统的陀螺稳定平台,大幅降低了系统的成本,同时可以使用惯性器件冗余技术来提高导航系统的可靠性,因此SINS在低成本的组合导航系统中有着广泛的应用。SINS在工作之前必须为系统提供导航解算所需的初始工作参数,如初始位置、速度等,而计算机内的姿态矩阵也需要进行修正,使导航计算机计算出地理坐标系与真实地理坐标系尽可能的重合,这就是SINS的初始对准工作,它的速度和精度直接影响着SINS的性能,因此需要对SINS的初始对准过程进行研究。本文主要工作是对SINS的静基座初始对准进行研究,在兼顾初始对准精度的同时,提高初始对准的速度。另外涉及了一部分线运动情况下的动基座初始对准。论文结构安排如下：首先从SINS的工作原理入手,给出了SINS系统的误差模型；其次针对初始对准需要进行最优估计的情况,介绍了四种卡尔曼滤波方法；然后对静基座的对准过程进行介绍,并在方位失准角为小角度、大角度下对上述四种卡尔曼滤波进行了实验比较；最后对线运动情况下的动基座初始对准进行了仿真试验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 初始对准
• 1.3 需要解决的问题
• 1.4 本文的主要内容与结构安排
• 第二章 捷联式惯性导航系统
• 2.1 引言
• 2.2 惯性导航理论基础
• 2.3 常用坐标系简介
• 2.4 SINS的工作原理
• 2.5 SINS系统误差模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 最优估计方法
• 3.1 引言
• 3.2 随机线性系统卡尔曼滤波
• 3.3 离散非线性系统卡尔曼滤波
• 3.4 本章小结
• 第四章 静基座初始对准
• 4.1 引言
• 4.2 SINS的静基座初始对准
• 4.3 方位失准角为小角度时的精对准
• 4.4 方位失准角为大角度时的精对准
• 4.5 本章小结
• 第五章 动基座初始对准
• 5.1 引言
• 5.2 捷联惯导系统在载体匀速直线运动情况下误差模型
• 5.3 线运动情况下的初始对准仿真实验
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间研究成果