速度加姿态匹配传递对准技术研究

摘要

本研究给出了惯导系统的更新方程以及捷联惯导系统的误差方程，并对误差方程作了简要分析和合理的简化，给出了惯性器件的误差模型，利用误差方程分析了捷联惯导系统误差传播机理，采用数值积分的方法对简化后的误差方程进行求解，并通过静基座的仿真结果验证了误差方程推导和简化的正确性。同时以矩阵和向量的形式推导了传递对准中将用到的误差方程。由于惯性器件误差和初始对准误差的存在，子惯导的误差会逐渐变大，因此必须对其进行估计和补偿，采用速度匹配设计了滤波器模型，并在多种机动方式下作了仿真，发现失准角的估计效果不够理想，又建立了速度加姿态匹配模型，对其进行仿真，分别估计出了失准角和惯性器件常值漂移的值。由于在实际的惯导系统中，主惯导和子惯导之间有一定的安装距离，这将会导致杆臂效应，载体在其它因素的影响下常会发生挠曲变形，这将会导致失准角和安装误差角的估计值出现偏差，因此分析了杆臂效应和挠曲变形的影响，给出了相应的补偿方法，并对补偿前后的系统进仿真。在姿态匹配和速度加姿态匹配传递对准中考虑挠曲变形，对其补偿方法作了仿真，结果表明，经过补偿可以提高失准角和安装误差角的估计精度。给出了分段线性定常（PWCS）方法和基于奇异值分解的可观测性分析方法，给出了具体的步骤，对21维的速度加姿态匹配模型在多种机动方式下作了可观测性仿真，分析了模型中各个状态变量的可观测性，给出了奇异值对应的状态变量，求出了各个状态变量的可观测度，并针对高阶模型作了合理的降阶处理，降低了滤波器的维数，提高了滤波的实时性，仿真结果表明，降阶后系统的估计精度并未明显下降，说明状态删除是可取的方法。

目录

第1章 绪 论

1.1课题来源及研究目的和意义

1.2课题研究内容的国内外现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 捷联惯性导航系统传递对准方程

2.1引言

2.2惯导系统常用的坐标系和参数

2.3捷联惯性导航系统方程

2.4捷联惯性导航系统误差方程

2.5捷联惯性导航系统传递对准方程

2.6捷联惯性导航系统误差传播特性

2.7小结

第3章 捷联惯导系统速度加姿态匹配传递对准

3.1引言

3.2舰船常见的机动方式

3.3速度匹配传递对准

3.4速度加姿态匹配传递对准

3.5本章小结

第4章 杆臂效应和挠曲变形的影响分析与补偿

4.1引言

4.2杆臂效应

4.3挠曲变形

4.4姿态匹配传递对准仿真

4.5速度加姿态匹配传递对准仿真

4.6本章小结

第5章 捷联惯导系统速度加姿态匹配传递对准可观测性分析

5.1引言

5.2可观测性分析方法

5.3速度加姿态匹配传递对准奇异值分解法可观测性仿真

5.4基于可观测性分析的模型降阶分析与仿真

5.5本章小结

结论

参考文献

声明

致谢