飞机惯导组件仿真平台研究

论文摘要

捷联式惯性导航系统是随着计算机技术的发展而出现的一种新型惯性导航系统,它省掉了机电式的导航平台,直接把惯性仪表(陀螺仪和加速度计)安装在运载体上,导航功能完全由计算机来完成。它与平台式导航系统相比具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的特点。随着计算机的发展和惯性仪表误差补偿技术的应用,捷联式惯性导航系统在导航精度上完全可以达到平台式惯性导航系统的精度,成为今后惯性导航系统的发展方向。本文根据捷联式惯性导航系统的特点,首先论述了捷联式惯性导航系统的基本工作原理等导航相关知识,分析了捷联惯性导航系统姿态矩阵更新算法中的方向余弦法、欧拉角法、四元数法和等效旋转矢量法,经过对各种算法的比较,最终确定采用等效旋转矢量法来进行姿态矩阵的更新。研究了捷联式惯性导航速度算法、位置算法和姿态角算法,分析了速度算法中的旋转效应和划桨补偿效应,并给出速度误差方程,位置误差方程,数学平台误差方程,用来最终解算捷联式惯性导航所需的各项导航参数。最后,采用工程仿真软件Matlab/Simulink建立仿真模型,在建立数学模型的基础上进行了以下仿真:飞行轨迹仿真、加速度计、陀螺仪仿真和捷联式惯性导航系统解算仿真,经过仿真结果分析验证了导航算法的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 捷联式惯性导航研究现状
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 论文的主要工作介绍
• 第二章 捷联式惯性导航系统姿态矩阵更新算法
• 2.1 地球的描述
• 2.2 常用坐标系
• 2.2.1 坐标系的分类
• 2.2.2 坐标系的变换关系
• 2.3 捷联式惯性导航系统基本工作原理
• 2.4 捷联式惯性导航系统姿态矩阵更新算法
• 2.4.1 方向余弦法
• 2.4.2 欧拉角法
• 2.4.3 四元数法
• 2.4.4 等效旋转矢量法
• 2.4.5 算法优劣比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 捷联式惯性导航算法研究
• 3.1 系统初始化
• 3.2 捷联式惯性导航系统导航计算
• 3.2.1 捷联式惯性导航系统的速度算法
• 3.2.2 捷联式惯性导航系统的位置算法
• 3.2.3 姿态角计算
• 3.3 捷联式惯性导航系统误差分析
• 3.3.1 速度误差方程
• 3.3.2 位置误差方程
• 3.3.3 数学平台误差方程
• 3.4 本章小结
• 第四章 捷联式惯性导航仿真系统数学模型
• 4.1 飞行轨迹仿真模块数学模型
• 4.1.1 飞行轨迹姿态数据生成算法
• 4.1.2 飞行轨迹航迹数据生成算法
• 4.2 陀螺仪仿真器的数学模型
• 4.2.1 陀螺仪仿真模型的理想输出量
• 4.2.2 陀螺仪仿真误差补偿
• 4.3 加速度计仿真器的数学模型
• 4.3.1 加速度计仿真模型的理想输出量
• 4.3.2 加速度计仿真误差补偿
• 4.4 捷联式惯性导航解算模块数学模型
• 4.5 本章小结
• 第五章 捷联式惯性导航系统Matlab/Simulink仿真
• 5.1 仿真参数设定
• 5.2 捷联式惯性导航系统系统Simulink模型
• 5.2.1 飞行轨迹仿真子模块
• 5.2.2 陀螺仪仿真子模块
• 5.2.3 加速度计子模块
• 5.2.4 捷联式惯性导航系统解算子模块
• 5.3 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介