捷联惯导系统监控技术研究

论文摘要

捷联式导航系统是惯性导航系统中的一种,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,是今后惯性导航系统的发展方向。为了提高捷联式导航系统自身的精度,除了提高惯性元件的精度外,可以采用捷联惯性系统本身的自身校正技术,自动消除误差对系统精度的影响。对加了监控系统的捷联惯性系统作具体的分析和研究,采取不同的规律旋转,进行仿真比较分析后,找到一种更好的监控方式,从而达到提高系统精度的目的。本文着重对以下几个问题进行了研究:分析了捷联式惯性导航系统的基本原理,包括坐标系及其之间的关系,讨论了欧拉角、四元数等几种经典的解算方法,和计算周期的划分等,并对系统进行了仿真。分析了陀螺监控技术的基本原理和几种陀螺监控方案。在此基础上提出了捷联惯导系统监控技术,并阐述了捷联惯导系统监控方法的基本原理及构成。研究了捷联惯导系统监控方法的可行性和由此而带来的优点。推导了捷联惯导系统的动态误差模型,并引出了由监控方法引出的旋转坐标系以及旋转坐标系和载体坐标系的方向余弦坐标变换。最后分别就几种不同的旋转方式对捷联惯导监控系统分别进行了仿真,分析比较后,选出了一种较好的监控效果的旋转方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 惯性导航系统概述
• 1.2.1 惯性导航系统的发展概况
• 1.2.2 惯性导航技术的重要性
• 1.2.3 惯性导航系统的发展趋势
• 1.3 陀螺监控技术的发展现状
• 1.4 论文的主要研究工作
• 第2章 捷联惯导系统的基本原理与仿真
• 2.1 捷联惯导系统的基本结构
• 2.2 常用坐标系及变换关系
• 2.2.1 坐标系的定义
• 2.2.2 各坐标系之间的转换关系
• 2.3 姿态更新的算法及比较
• 2.3.1 欧拉角法
• 2.3.2 方向余弦法
• 2.3.3 四元数法
• 2.3.4 等效旋转矢量法
• 2.3.5 姿态算法的比较
• 2.4 数学模型编排和迭代周期的划分
• 2.4.1 数学模型编排
• 2.4.2 姿态角真值的求取
• 2.4.3 导航和速度计算
• 2.4.4 迭代周期的划分
• 2.5 具体算法和初始条件的给定
• 2.5.1 捷联惯导系统的具体算法
• 2.5.2 初始条件的给定
• 2.6 捷联惯导系统仿真
• 2.6.1 系统仿真框图
• 2.6.2 仿真结果
• 2.7 本章小结
• 第3章 捷联惯导系统监控技术
• 3.1 陀螺监控技术
• 3.1.1 惯性系统误差自补偿的原理
• 3.1.2 陀螺仪反转的监控方案
• 3.1.3 陀螺壳体旋转法
• 3.1.4 平台旋转法
• 3.1.5 陀螺监控H调制法
• 3.1.6 附加陀螺的监控方法
• 3.2 捷联系统监控方法的原理
• 3.3 捷联惯导系统监控技术分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 捷联惯导系统监控方法仿真分析
• 4.1 捷联惯导系统误差模型
• 4.1.1 速度误差模型
• 4.1.2 位置误差模型
• 4.1.3 姿态误差模型
• 4.1.4 统一的捷联惯导系统动态误差模型
• 4.2 坐标定义及变换
• 4.3 单轴旋转监控
• 4.3.1 绕z轴旋转
• 4.3.2 绕x轴旋转
• 4.4 双轴旋转监控
• 4.4.1 双轴同时旋转
• 4.4.2 双轴交替旋转
• 4.4.3 z轴为主x轴为辅旋转监控
• 4.5 不同监控方案比较分析
• 4.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢