传递对准误差补偿及精度评估方法研究

论文摘要

捷联子惯导在未完成初始对准以前,主惯导和子惯导之间的导航信息之差能不同程度的反应主子惯导之间的失准角,利用这一原理建立相应的误差模型进行滤波估计就可以估计出主子惯导之间的失准角,从而完成初始对准。本文主要针对传递对准实际运用中存在的问题进行研究。在详细介绍了传递对准中常用匹配方法后,对实际运用中存在的杆臂效应、挠曲变形和传输延迟的补偿方法进行了深入研究。同时对传递对准的对准精度的评估方法进行了研究。本文的主要工作分为以下几个方面:首先,选定速度匹配作为研究对象,对杆臂效应的产生机理,以及它对传递对准的影响进行了研究。文中设计了两种对杆臂效应进行补偿的方法,一是设计数字滤波的方法,另一方法是根据杆臂效应的基本方程通过直接计算的方法进行补偿。对于挠曲变形的补偿,本文通过对载体挠曲变形进行建模,并将其引入系统的状态方程中作为系统状态的方法对挠曲变形进行了补偿。结果显示这种方法可以对挠曲变形进行有效的补偿。对于传输延迟的补偿,本文将时间延迟作为状态量,重新推导了存在时间延迟下的速度加姿态匹配的观测方程,仿真说明该方法能够有效的补偿传输延迟带来的影响。其次,本文的另一个重要部分是对传递对准的精度评估方法进行了深入研究。建立了精度评估的模型,采用卡尔曼固定点平滑和固定区域平滑对传递对准结束时刻的对准精度进行了平滑估计,仿真说明两种平滑方法都可以进行有效的评估,同时采用固定区域平滑具有更好的效果。论文最后对速度匹配和速度加姿态匹配方法进行了实验室情况下的半实物三轴转台实验,实验取得了满意的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 惯性导航及传递对准技术
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的背景和意义
• 1.4 论文的主要工作
• 第2章 常用传递对准匹配方法
• 2.1 速度匹配传递对准
• 2.1.1 速度误差微分方程
• 2.1.2 失准角微分方程
• 2.1.3 惯性器件误差模型
• 2.1.4 速度匹配的滤波模型
• 2.2 速度加姿态传递对准
• 2.2.1 主子惯导间的速度差微分方程
• 2.2.2 相对姿态误差微分方程
• 2.2.3 速度加姿态的滤波模型
• 2.3 速度加角速度传递对准
• 2.3.1 速度加角速度匹配的原理
• 2.3.2 速度加角速度匹配的滤波模型
• 2.4 卡尔曼滤波理论
• 2.4.1 连续系统离散化
• 2.4.2 离散卡尔曼滤波方程
• 2.5 常用匹配方法仿真
• 2.5.1 仿真条件
• 2.5.2 仿真结果
• 2.6 本章小结
• 第3章 传递对准误差补偿
• 3.1 杆臂效应误差补偿
• 3.1.1 杆臂效应原理
• 3.1.2 杆臂效应对传递对准的影响
• 3.1.3 杆臂误差的滤波补偿法
• 3.1.4 杆臂误差的计算补偿法
• 3.2 挠曲变形误差补偿
• 3.2.1 挠曲变形的动态模型
• 3.2.2 挠曲变形对传递对准的影响
• 3.2.3 挠曲变形的补偿方法
• 3.2.4 仿真分析
• 3.3 传输延迟补偿
• 3.3.1 传递对准滤波器的状态方程
• 3.3.2 传递对准滤波器的观测方程
• 3.3.3 仿真结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 传递对准的精度评估
• 4.1 最优平滑估计算法
• 4.1.1 固定点平滑
• 4.1.2 固定区域平滑
• 4.2 传递对准精度评估的方案设计
• 4.2.1 精度评估量测量和基准系统的选取
• 4.2.2 传递对准精度评估的状态空间模型
• 4.3 仿真及结果分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 传递对准的半实物仿真试验
• 5.1 试验方法
• 5.2 三轴转台摇摆试验结果及分析
• 5.2.1 试验条件
• 5.2.2 试验结果
• 5.3 本章小结
• 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