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捷联惯导系统自主对准关键技术研究

沈丽云

  捷联惯性导航系统是惯性导航领域中一种新的研究方向及发展趋势,具有可靠性和可维护性强、能够提供更多的导航信息、制造成本低等优点。惯导系统进入导航之前需要进行初始对准,初始对准中不依赖外界辅助设备的自主对准方式以其自主性好、隐蔽性强及机械复杂度低等特征逐渐突显出来。本文根据捷联惯导系统的基本原理,针对自主对准的不同阶段,提出了静基座条件下不同的自主对准方法,仿真验证了各方法的适用范围及优劣。 捷联惯导系统自主对准的目的在于数学平台的建立及载体初始信息的确定。对准过程中,不可避免地引入多种误差,这些误差对对准精度及对准时间的影响是未知的,故对捷联惯导系统中的误差项进行了系统分析,并建立了系统的误差方程。导航解算是初始对准的关键步骤,其准确与否,直接关系到对准的精度,本文对导航解算进行了仿真实现。 自主对准过程一般分为粗对准和精对准两个阶段。在粗对准阶段,常规解析粗对准精度较低,采用了一种改进的解析粗对准方法,仿真验证了该方法的有效性。在精对准阶段,假设粗对准结束后的失准角为小角度,针对速度误差作为观测量时可观测性较差的问题,采用陀螺角速度误差作为扩展观测量,在状态方程不变的条件下,建立了相应的量测方程,并进行了仿真实现。当粗对准得到的失准角为大角度或不便进行粗对准时,需要考虑大失准角情况下的精准。本文重点讨论了方位大失准角情况,确定了非线性自主对准方法,研究了KF、EKF、UKF滤波算法的实现过程,推导了状态方程及量测方程,在此基础上仿真实现了三种滤波算法的比对,结果表明方位大失准角情况下,KF不再适用,UKF滤波效果优于EKF。 最后,介绍了高层体系架构HLA的核心思想及重要组成,研究了基于HLA封装的CEE仿真平台的主要接口函数及联调流程。梳理了自主对准模块与其他模块的发布订购关系,在此基础上实现了自主对准在CEE仿真平台上的联调,满足了项目的指标需求,为导弹射前仿真系统的实现奠定基础。……   
[关键词]:捷联惯导;静基座;自主对准;卡尔曼滤波
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2014年