MIMU空中标定对准研究

论文摘要

以微机电惯性器件(MIMU)替代传统惯性器件是未来制导炸弹导航系统的发展重要趋势。现阶段制约微机电惯性器件在制导炸弹中大规模投入使用的最主要因素是微机电陀螺的漂移误差较大。解决这一问题的一种有效办法即是在制导炸弹释放前阶段,利用载机主惯导信息对制导炸弹的微机电陀螺漂移进行估计,在释放前完成相应误差的补偿,以达到制导炸弹精度的要求。首先,论文以MIMU在制导炸弹中运用作为研究背景,分析MIMU在制导炸弹中运用的主要问题,介绍了MIMU空中标定对准技术(MICA)的国内外研究进展。然后,通过对MIMU/GPS制导炸弹飞行过程的组合导航可观度研究和相应组合导航仿真工作,分析并得到了MIMU空中标定对准要解决的关键问题。介绍了传统传递对准方法原理,并仿真分析了其在MIMU空中标定对准运用的缺陷和不足。接着,研究建立基于两类匹配方式的MIMU空中标定对准算法,并通过仿真验证了算法的性能。针对温补失败导致较大漂移的微机电陀螺,推导并建立了大失准角条件下的四元数非线性空中标定对准模型,并进行了相应的仿真工作。最后在假设子惯导初始误差不大的基础上,研究建立了一种基于反馈线性误差模型的空中标定对准方案,避免了采用非线性模型带来的较大计算量。仿真结果表明反馈线性误差模型对大漂移的陀螺估计具有较好的性能。最后,针对空中标定对准算法的实际运用,研究了不同机动条件和不同滤波器更新时间情况下的算法性能。在此基础上,推导建立了GPS信号存在下的一种降维快速空中标定对准方案。仿真结果表明其能在对精度影响不大的前提下,能够有效缩短标定对准时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 问题提出
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 MICA 国内外研究进展
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 MICA 仿真平台
• 2.1 轨迹发生器
• 2.1.1 载机体系的定义以及机动方式的数学描述
• 2.1.2 轨迹发生器输出方程
• 2.2 子、母惯导物理关系模型
• 2.2.1 子惯导振动环境建模
• 2.2.2 子惯导臂杆效应分析
• 2.3 惯导输出误差模型
• 2.4 子惯导捷联惯导系统力学编排
• 2.5 仿真平台总体架构的实现
• 2.6 小结
• 第三章 MICA 关键问题研究及传统传递对准方法MICA 运用
• 3.1 MIMU 空中标定对准关键问题研究
• 3.1.1 MIMU/GPS 组合导航系统可观度分析
• 3.1.2 MIMU/GPS 组合导航仿真验证
• 3.2 传统传递对准方法在MIMU 空中标定对准的运用研究
• 3.2.1 传统传递对准方法介绍
• 3.2.2 传统传递对准方法在MIMU 空中标定对准运用的仿真研究
• 3.3 小结
• 第四章 MICA 算法的建立与评估
• 4.1 线性模型下MICA 算法的建立与评估
• 4.1.1 MIMU 空中标定对准算法的建立
• 4.1.2 两种方案的评估与比较
• 4.2 大漂移微机电陀螺空中标定对准算法
• 4.2.1 基于四元数非线性模型的MICA 算法
• 4.2.2 基于反馈线性模型的MICA 算法
• 4.3 小结
• 第五章 MICA 算法的进一步讨论
• 5.1 不同机动方式情况下MICA 性能
• 5.2 滤波周期对MICA 算法影响评估
• 5.3 GPS 信号存在下的降维快速MICA 方法
• 5.4 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 主要工作
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果