高动态环境下的无陀螺捷联惯导系统算法研究

摘要

无陀螺捷联惯导系统就是舍弃陀螺而只采用加速度计的捷联惯导系统。由于加速度计直接固联在载体上，当载体在高态环境下运动时，会直接影响到系统的解算精度。当载体在做角振动和线振动的时候，会产生圆锥误差和划船误差，这些误差必须设计相应的算法加以解决。研究在高动态环境下的无陀螺捷联惯导系统的高精度算法，是提高系统解算精度的一个重要技术，这也是为了能够使无陀螺捷联惯导系统在工程中广泛应用所必要的条件。 本文首先对无陀螺捷联惯导系统的基本原理进行了介绍，包括推导了载体非质心处的比力方程，加速度计的配置方式，角速度微分方程的求解。通过对圆锥运动以及划船运动的研究，结合无陀螺捷联惯导系统的特点，提出了姿态和速度更新的算法。本文对以下问题进行了重点研究： 1.分析了高动态环境下，圆锥运动对无陀螺捷联惯导系统姿态更新的影响，针对无陀螺捷联惯导系统的特点，分析了圆锥误差在系统中的表现形式，就是一个角的振动，在这里表现为一种线运动的振动，以及圆锥误差在角速度解算过程中的传播形式，采用等效旋转矢量法结合无陀螺捷联惯导系统的特点设计了对圆锥误差进行补偿的算法。计算机仿真结果表明算法能有效的提高系统姿态更新的精度。 2.分析了速度更新计算中划船误差的产生原理，详细推导了划船补偿算法并对该算法进行了优化。仿真结果表明，在高动态环境下，对划船误差的补偿提高了系统的速度解算精度。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

第2章无陀螺捷联惯导系统的原理

第3章在高动态环境下的姿态更新算法

3.1姿态更新算法的介绍与比较

3.2圆锥运动与圆锥误差

3.3圆锥误差的修正算法

3.4四子样等效旋转矢量的优化

3.5本章小结

第4章在高动态环境下的速度更新算法

第5章系统仿真研究

结论

参考文献

致谢