箭载捷联惯导系统初始对准方法研究

摘要

本文针对箭载捷联惯导系统水平和方位的全自主对准的快速性和高精度要求，研究了箭载捷联惯导系统初始自主对准方法。考虑杆臂效应等各种误差，对动基座初始自主对准方法做了较为深入的研究，采用凝固粗对准算法和Kalman滤波精对准算法。结合大量仿真实验，验证了对准方法的正确性和有效性。最后，采用固定点平滑算法、固定区间平滑算法、逆向捷联解算法三种方法对对准精度进行了评估。
　　 本文的具体研究工作主要包括以下几方面:
　　 (1)介绍箭载捷联惯导系统常用坐标系并推导其变换关系，建立惯性器件误差、安装误差、杆臂效应误差的数学模型，推导箭载捷联惯导系统的速度误差、姿态误差及位置误差方程。
　　 (2)研究了抗角运动干扰的凝固粗对准方法，分析其对准精度和适用性;将FIR和IIR低通滤波器应用于凝固对准算法中处理杆臂效应，有效地抑制了杆臂误差;研究了基于Kalman滤波的精对准方法，在观测量速度误差中补偿杆臂速度;经实测数据验证，上述方法有效。
　　 (3)研究了箭载捷联惯导系统对准精度评估方法，根据SINS的正向导航更新算法，详细推导了逆向捷联解算法，并将其应用于精度评估中。采用固定点平滑算法、固定区间平滑算法和逆向捷联解算方法三种方法进行性能评估。仿真验证了三种算法在精度评估方面的有效性，明确了三者的优缺点。结果表明固定区间平滑算法、逆向捷联解算法的精度优于固定点平滑的精度。理论分析表明，逆向捷联解算法可靠性优于固定区间平滑算法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 捷联惯导系统初始对准技术研究现状

1．2．1 初始对准技术研究现状

1．2．2 性能评估技术研究现状

1．3 本文的研究内容安排

第二章 箭载捷联惯导系统基本原理

2．1 引言

2．2 箭载捷联惯导系统常用坐标系及其变换关系

2．3 箭载捷联惯导系统算法原理

2．3．1 箭载捷联惯导系统解算原理

2．3．2 姿态矩阵的更新算法

2．4 箭载捷联惯导系统的误差分析

2．4．1 速度误差方程

2．4．2 位置误差方程

2．4．3 姿态误差方程

2．5 箭载SINS动基座初始对准误差源分析与建模

2．5．1 惯性器件误差

2．5．2 杆臂效应误差

2．6 小结

第三章 箭载捷联惯导系统粗对准方法

3．1 引言

3．2 解析粗对准方法

3．2．1 改进的解析粗对准算法原理

3．2．2 解析粗对准误差分析

3．3 罗经自对准方法

3．3．1 罗经自对准方法原理及分析

3．3．2 仿真实验及结果分析

3．4 凝固粗对准方法

3．4．1 凝固粗对准方法原理

3．4．2 凝固粗对准方法极限精度分析

3．4．3 仿真试验及结果分析

3．5 箭载捷联惯导系统初始粗对准方法设计

3．5．1 粗对准方法的选择

3．5．2 杆臂效应处理方法

3．5．3 带有FIR低通滤波器的粗对准方法

3．5．4 带有IIR低通滤波器的粗对准方法

3．5．5 仿真与结果分析

3．6 小结

第四章 Kalman滤波精对准方法

4．1 引言

4．2 Kalman滤波理论

4．2．1 Kalman滤波应用背景

4．2．2 离散系统的Kalman滤波基本原理

4．3 Kalman精对准

4．3．1 系统状态方程

4．3．2 量测方程

4．3．3 Kalman参数的调节

4．4 仿真分析

4．4．1 纯数学仿真

4．4．2 实际数据仿真

4．5 小结

第五章 箭载捷联惯导系统初始对准性能评估

5．1 引言

5．2 最优平滑算法在初始对准性能评估中的应用

5．2．1 固定点平滑算法

5．2．2 固定区间平滑算法

5．2．3 仿真验证及分析

5．3 逆向捷联算法在初始对准性能评估中的应用

5．3．1 逆向捷联解算法原理

5．3．2 双向加权定姿方法

5．3．3 仿真验证及分析

5．4 小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

硕士期间论文发表情况