再入机动飞行器组合导航信息融合方法研究

摘要

现代战争对于“手术刀”式精确打击的需求日益提高，导航系统作为 GNC系统的基础和核心，所提供的导航信息对于精确制导武器的打击精度具有决定性的作用。同时出于自身固有缺陷和复杂战场环境的考虑，单一导航体制已经难以满足精确制导武器对导航系统高精度、自主性、高可靠性和强隐蔽性的需求。因此，为了充分利用不同导航系统优势，设计一种适用于远距离，长航时飞行器的导航系统，研究组合导航系统中的信息融合算法是至关重要的。
　　本文以再入机动飞行器（RMV）为背景，以信息融合算法研究为核心，首先分析了进行组合导航信息融合方法研究的必要性和迫切性，调研了该领域国内外研究现状，给出了组合导航系统的总体设计方案。
　　随后，定义了RMV建模中常用的坐标系，推导了不同坐标系之间的坐标转换矩阵；分析了RMV飞行过程中的所受到的外力和力矩，并在此基础上对发射坐标系和发射惯性系下的RMV动力学和运动学方程进行了讨论。
　　分别研究了SINS、CNS、SAR的导航解算原理，分析了SINS、CNS、SAR的误差来源，建立了SINS、CNS、SAR的误差模型；在此基础上，建立了导航信息融合系统的状态方程和量测方程，设计了INS/CNS、INS/SAR组合导航子系统，通过仿真分析对所设计导航子系统的性能、各误差源的影响效果等进行了探讨。
　　最后，在前述理论分析的基础上，采用分布式联邦滤波融合算法进行了全局信息融合滤波器设计；基于Simulink环境搭建了全程组合导航综合仿真平台，根据合理背景飞行参数，分别对INS/CNS，INS/SAR，INS/CNS/SAR性能进行了仿真对比分析，验证了所设计的组合导航信息融合方法的有效性和可行性。

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2导航系统国内外发展概况

1.3信息融合技术国内外研究概况

1.4本文研究内容与安排

第2章 再入机动飞行器建模

2.1引言

2.2坐标系定义与转换矩阵推导

2.3 RMV受力分析

2.4 RMV运动学与动力学模型

2.5轨迹发生器设计

2.6本章小结

第3章 组合导航子系统建模与设计

3.1引言

3.2 SINS解算建模与误差分析

3.3天文导航系统解算建模与误差分析

3.4合成孔径雷达解算建模与误差分析

3.5组合导航子系统设计

3.6仿真分析

3.7本章小结

第4章 全局导航系统信息融合算法

4.1引言

4.2量测数据时空配准方法

4.3 INS/CNS/SAR信息融合方法

4.4 INS/CNS/SAR信息融合仿真分析

结论

参考文献

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致谢