速度位置信息辅助下惯性导航行进中快速自对准算法研究

摘要

初始对准是捷联式惯性导航系统的核心技术之一，初始对准的快速性和准确性决定了捷联式惯性导航系统的性能。本文旨在研究捷联惯导系统行进中快速自对准算法。文中首先分析了影响对准快速性及精度的诸多因素，基于分析结论提出了一种新的快速行进中自对准算法，通过实测数据验证了本文提出算法相较于传统算法具有更强的快速性。
　　论文主要研究工作如下：
　　(1)推导了不同辅助信息条件下行进中精对准模型，从模型、对准时长、对准时间分配及对准过程定位误差等多方面分析了影响对准快速性及精度的因素，为后文设计快速行进中对准算法提供依据；
　　(2)根据对准快速性及精度影响因素分析，综合考虑各影响因素后提出了回溯式快速行进中自对准算法；
　　(3)依据外部辅助信息的不同，推导了不同条件下的回溯粗对准及精对准算法，并阐明了回溯对准实现中的关键技术，包括回溯条件下的惯导姿态、速度及位置更新，对准过程定位误差回溯修正方法及大时间间隔下回溯惯导速度解算补偿；
　　(4)利用载车及潜航器实测数据，从三个方面考察回溯对准算法的有效性：回溯对准算法姿态对准精度；回溯对准算法通过位置回溯可在对准完成时刻无需地标信息修正即可开始导航定位；回溯对准算法具有从“完成导航任务”角度出发的快速性。
　　(5)针对回溯算法具体实现中存在的问题，解决了回溯条件下的惯导姿态、速度及位置更新算法、对准过程定位误差回溯修正方法及大时间间隔下回溯惯导速度解算补偿等问题。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题研究现状

1.3 论文研究主要内容和组织结构

第二章 惯导系统对准快速性及精度分析

2.1 坐标系及符号定义

2.2 不同辅助信息条件下的初始对准

2.3 不同辅助信息的精对准模型收敛快速性

2.4 对准时间对于对准快速性及精度影响

2.5 对准过程定位误差对导航误差的影响

2.6 惯性导航系统行进中对准快速性影响因素

2.7 本章小结

第三章 回溯行进中惯导初始对准

3.1 行进中快速对准算法及其回溯实现原理

3.2 里程计速度信息辅助回溯对准

3.3 GNSS速度信息辅助回溯对准

3.4 GNSS位置信息辅助回溯对准

3.5 GNSS速度位置信息辅助回溯对准

3.6 本章小节

第四章 回溯行进中对准实现技术

4.1 回溯式惯性导航解算

4.2 回溯算法数据存储方案

4.3 对准过程位置误差回溯修正方法

4.4 大时间间隔下回溯惯导速度解算补偿

4.5 本章小结

第五章 回溯行进中对准算法实验及讨论

5.1 里程计辅助车载捷联惯导系统行进中回溯对准实验

5.2 GNSS速度信息辅助潜航器捷联惯导系统行进中回溯对准实验

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

作者在学习期间取得的学术成果