捷联惯导系统的静基座初始对准研究

摘要

捷联惯导系统包括三个重要的运算：姿态更新、速度解算和位置解算，这三个解算都要求高精度的初始值，初始值误差是捷联惯导系统的重要误差源，直接影响系统的导航精度。捷联系统初始对准的主要目的就是建立捷联矩阵的初始值。初始对准是捷联系统的关键技术之一。
　　目前，卡尔曼滤波是惯导系统初始对准中应用最成熟、最广泛的滤波方法。本文从捷联系统的基本原理出发，推导了捷联系统初始对准过程中的误差模型，研究了卡尔曼滤波技术在捷联系统初始对准中的应用。
　　捷联系统静基座对准时，系统不完全可观测。本文研究了捷联系统静基座对准的可观测性，基于奇异值分解方法研究了系统可观测度。研究了提高系统可观测度的多位置对准方法，并分析了两位置对准和三位置对准的可观测度。
　　为了加快方位失准角的对准速度，研究了一种有效的快速对准技术，借助水平失准角快速收敛的特性，利用水平失准角的估计值去估计方位失准角。
　　为了验证对准方法在实际系统中的效果，对卡尔曼滤波对准、多位置对准进行了实验研究。研究表明，多位置对准能有效提高初始对准的精度。

目录

捷联惯导系统的静基座初始对准研究

Research on Inertial Alignment of Strapdown Inertial Navigation System on Static Base

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 捷联惯导系统发展概况

1.2 捷联惯导系统的初始对准

1.2.1 初始对准的分类

1.2.2 初始对准技术的发展概况

1.2.3 初始对准的研究现状

1.3 本课题的研究内容

第2章 捷联惯导系统基本原理及误差分析

2.1 引言

2.2 捷联惯导系统基本原理

2.2.1 常用坐标系

2.2.2 当地地理坐标系下的力学编排

2.3 捷联系统误差分析

2.3.1 误差方程的推导

2.3.2 静基座下的误差方程

2.3.3 误差分析

2.4 本章小结

第3章 捷联惯导系统的初始对准

3.1 引言

3.2 解析粗对准

3.2.1 粗对准公式的推导

3.2.2 粗对准误差分析

3.3 卡尔曼滤波原理

3.3.1 随机线性离散系统的数学描述

3.3.2 离散卡尔曼滤波方程

3.3.3 卡尔曼滤波使用要点

3.4 捷联系统静基座精对准的卡尔曼滤波方法

3.4.1 捷联系统静基座初始对准卡尔曼滤波模型的建立

3.4.2 最优控制器设计

3.4.3 卡尔曼滤波精对准的计算机仿真

3.5 本章小结

第4章 捷联系统可观测性分析

4.1 系统状态变量可观测度分析的奇异值方法

4.2 PWCS的可观测性矩阵

4.3 捷联惯导系统静基座对准的可观测性分析

4.3.1 捷联系统可观测性分析的Кузовков方法

4.3.2 捷联系统可观测性的奇异值分析

4.3.3 捷联系统不可观测状态的确定

4.4 最优多位置对准的可观性分析

4.4.1 两位置对准的可观测性分析

4.4.2 三位置对准的可观测性分析

4.5 本章小结

第5章 快速对准和多位置对准及实验

5.1 捷联系统静基座快速对准方法

5.1.1 快速对准仿真分析

5.2 最优多位置对准技术

5.2.1 两位置对准的实现

5.2.2 两位置对准的仿真分析

5.2.3 三位置对准的实现

5.3 快速多位置对准

5.4 捷联系统静基座初始对准实验

5.4.1 捷联系统的分立标定

5.4.2 捷联系统的静对准试验

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢