空间稳定型惯导系统分析

论文摘要

作为舰船、飞机、航天器等载体上的重要设备,惯性导航系统无论在军用还是民用领域都发挥着重要作用。基于静电陀螺的空间稳定型惯导系统,具有高精度的特点,适用于核潜艇等军事设备,因此具有很高的研究价值。目前国内对空间稳定型惯导系统的研究比较少,为使静电陀螺得到工程应用,必然要研究空间稳定型惯导系统的特性,本课题就是对空间稳定型惯导系统进行深入细致的分析。本文首先针对空间稳定型惯导系统的特点,重点考虑了重力矢量影响,推导了系统的基本方程及误差方程,对系统的特征方程进行了分析,得出纯惯导系统发散的结论,在引入外测高度信息后,改善了系统的特性,使系统不再发散而是具有振荡特性。然后在载体相对惯性系静止的基础上,对系统的误差特性进行了仿真分析。由于导航定位通常都是相对地球表面,所以必须将惯性系下的解析解转换到地理系下,才能得到相对地球表面的速度和经纬度位置。本文采用全微分和加扰动的方法,详细推导了惯性系和地理系两种坐标系下,系统各误差之间的转换关系。同时还推导了载体相对地球静止时的误差方程,求得了惯性系下各误差的解析解,进行了相应的仿真;并将各误差转换到地理系下,也进行了相应的仿真分析。最后基于一系列仿真分析,本文得出了以下结论:陀螺漂移对空间稳定型惯导系统的影响最大,它使系统误差呈发散特性;空间稳定型惯导系统的误差呈周期性振荡即舒勒周期振荡,载体相对地球静止时,各误差呈周期性振荡,振荡周期包括舒勒周期和地球周期。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 惯性技术及其发展
• 1.2 惯性导航系统及其分类
• 1.2.1 平台式惯导系统
• 1.2.2 捷联式惯导系统
• 1.2.3 平台式惯导系统与捷联式惯导系统的比较
• 1.3 选题的意义
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 空间稳定型惯导系统基本方程
• 2.1 常用坐标系定义
• 2.2 空间稳定型惯导的基本方程
• 2.2.1 系统控制方程
• 2.2.2 系统基本方程
• 2.3 本章小结
• 第3章 空间稳定型惯导系统误差特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 系统主要误差源
• 3.3 重力误差推导
• 3.4 空间稳定型惯导系统误差方程
• 3.4.1 平台运动误差方程
• 3.4.2 惯性系下速度误差方程
• 3.4.3 惯性系下位置误差方程
• 3.4.4 静基座下系统误差方程
• 3.5 特征方程式分析
• 3.6 引入外测高度信息后系统特征方程式分析
• 3.7 误差分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 相对地球的误差转换与分析
• 4.1 位置误差转换关系
• 4.2 速度误差转换关系
• 4.3 姿态误差转换关系
• 4.4 本章小结
• 第5章 载体相对地球静止时的误差特性分析
• 5.1 载体相对地球静止时的误差方程
• 5.1.1 比力方程
• 5.1.2 重力误差
• 5.1.3 位置误差方程
• 5.1.4 速度误差方程
• 5.1.5 失准角误差方程
• 5.2 加速度计输出的理论值分析
• 5.2.1 向心加速度
• 5.2.2 引力加速度
• 5.2.3 加速度计输出
• 5.3 误差方程求解及误差分析
• 5.3.1 误差方程求解
• 5.3.2 陀螺常值漂移引起的位置误差
• 5.3.3 初始失准角引起的位置误差
• 5.3.4 其它误差源引起的位置误差
• 5.4 仿真分析
• 5.5 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