捷联惯性导航系统初始对准方法研究

论文摘要

惯性导航系统以其不受地域、时间和气候等条件的限制,自主、隐蔽、实时提供导航信息的优点广泛应用于军事和民用领域。初始对准技术是惯导系统的关键技术之一,初始对准技术的优劣将直接影响到系统导航精度高低,因此提高惯导系统的初始对准技术具有重要的理论和实际意义。本文以教研室自研项目“光纤捷联惯性导航系统”为工程背景,针对捷联惯导系统展开初始对准技术研究,对惯性导航系统的误差方程进行了推导,建立了完整的惯性导航系统误差模型。通过对自研光纤捷联惯性导航系统的误差进行分析,得到了惯性器件的性能指标,为后续初始对准技术的仿真和研究提供了仿真数据。文中将数学平台移植到平台系统,建立了捷联系统罗经法初始对准的方案。对罗经法初始对准的控制规律进行了离散化,在此基础上完成了捷联系统的罗经法初始对准方法设计,分别利用仿真数据和实测数据验证了方法的有效性。本文建立了一种基于Kalman滤波的惯导误差动态模型,并对该模型进行了仿真,实现了基于Kalman滤波的初始对准方案。在此滤波器的基础上研究了Kalman滤波器参数选取对滤波器性能的影响,并初步得到了参数选取规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 惯性技术初始对准的发展概况
• 1.2.1 捷联惯导系统初始对准的分类
• 1.2.2 粗对准技术发展概况
• 1.2.3 精对准技术发展概况
• 1.3 研究内容
• 第2章 捷联惯导系统误差方程分析
• 2.1 捷联惯导系统基本原理
• 2.2 捷联惯导系统常用坐标系说明
• 2.3 捷联惯导系统基本方程
• 2.3.1 速度方程
• 2.3.2 位置方程
• 2.3.3 角速度方程
• 2.4 捷联惯导系统误差方程
• 2.4.1 误差状态变量定义
• 2.4.2 速度误差方程
• 2.4.3 位置误差方程
• 2.4.4 角误差方程
• 2.5 本章小结
• 第3章 光纤捷联惯性导航系统
• 3.1 光纤捷联导航系统组成
• 3.2 标定和误差分析补偿
• 3.3 随机误差分析
• 3.3.1 Allan 方差概述
• 3.3.2 Allan 方差原理
• 3.3.3 光纤陀螺随机误差分析
• 3.3.4 惯性器件随机误差参数辨识
• 3.3.5 Allan 方差实验数据分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 捷联惯导系统的罗经法初始对准方法
• 4.1 平台惯导系统罗经法对准原理
• 4.1.1 平台惯导系统罗经法对准误差模型
• 4.1.2 二阶水平调平回路
• 4.1.3 三阶水平调平回路
• 4.1.4 罗经法方位对准回路
• 4.2 捷联惯导系统罗经法对准原理
• 4.3 捷联惯导系统罗经法初始对准仿真
• 4.3.1 罗经法初始对准数据仿真器
• 4.3.2 罗经法初始对准仿真条件
• 4.3.3 罗经法初始对准仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于Kalman 滤波的初始对准研究
• 5.1 Kalman 滤波理论
• 5.1.1 Kalman 滤波基本原理
• 5.1.2 Kalman 滤波基本方程
• 5.2 捷联惯导系统Kalman 滤波模型
• 5.2.1 捷联惯导系统状态方程
• 5.2.2 捷联惯导系统观测方程
• 5.3 捷联惯导系统Kalman 滤波仿真
• 5.3.1 仿真条件
• 5.3.2 仿真流程
• 5.3.3 仿真结果分析
• 5.4 Kalman 滤波参数选择
• 5.4.1 P0、 Q 0、 R 0同倍增长
• 5.4.2 P0 对 Kalman 滤波器的性能的影响
• 5.4.3 Q0 对Kalman 滤波器的性能的影响
• 5.4.4 R 0 对Kalman 滤波器的性能的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢