二频机抖激光陀螺捷联惯导系统快速对准方法研究

摘要

目前，激光陀螺捷联惯导系统在我军舰船、战机、导弹、陆用战车等装备上的应用日益广泛，惯导系统的初始对准精度和对准时间直接制约着武器装备的精确打击和快速反应能力。以二炮的导弹发射车为例，从车辆启动后的静态对准到到达发射位置后弹体的初始对准，这一系列过程将耗费大量时间，如果能够在保证对准精度下加快收敛速度或直接在动态中完成对准，将对提高作战的机动性和快速性起到至关重要的作用。本文以二频机抖激光陀螺捷联惯导系统的快速对准和行进间对准为研究目标，主要工作包括以下几个方面：
　　(1)捷联惯导系统现有快速对准方法对比分析。分析了解析对准、罗经对准和惯性系对准三种快速对准方法的实现原理，从对准精度、大失准角、扰动等方面对三者的适用范围进行了对比，并进行了静态仿真验证。
　　(2)惯性系对准的收敛时间分析。对影响惯性系对准收敛速度的因素进行了详细的理论和仿真分析，对90型和50型二频机抖激光陀螺捷联惯导系统静基座、摇摆基座，以及车载运动条件下的收敛时间、对准精度进行了实验验证，证明了惯性系对准可以满足在短时间输出姿态角达到一定精度范围的要求，具有良好的工程应用价值。
　　(3)基于激光多普勒测速仪的车载捷联惯导系统行进间快速对准方法研究。在载体线运动状态下，单纯依靠捷联惯组自身的测量是无法实现自主对准的，此时传统的粗对准方法误差大甚至不可用。通过理论推导指出，对传统惯性系对准算法中加入速度及加速度修正项可实现载体存在非周期线运动情况下的快速对准，实现载体“零延时”启动。仿真和实验分析表明，在一定精度要求范围内，此种方法完全可以达到行进间快速对准的目的。
　　(4)激光多普勒测速仪辅助捷联惯导行进间精对准研究。对SINS/LDV组合导航系统的行进间精对准进行了初步分析。通过设计一个18维Kalman滤波器，进一步估计失准角，完成了滤波法精对准。通过车载动态导航实验验证了此种方法确实能够提高动态对准精度，具有较高的工程应用价值。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 二频机抖激光陀螺

1.3 激光多普勒测速仪

1.4 捷联式惯性导航系统初始对准

1.5 论文结构安排

第二章 捷联惯导系统快速对准方法

2.1 坐标系定义

2.2 解析对准

2.3 罗经对准

2.4 惯性系对准

本章小结

第三章 快速对准收敛时间及精度验证

3.1 惯性系对准收敛时间分析

3.2 快速对准收敛时间及精度验证

本章小结

第四章 基于LDV的捷联惯导系统行进间快速对准

4.1 行进间对准原理分析

4.2 行进间对准仿真分析

4.3 车载实验

本章小结

第五章 SINS/LDV组合导航系统行进间精对准

5.1 Kalman滤波方程

5.2 Kalman滤波器设计

5.3 车载实验

本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果