【摘要】：初始對準(zhǔn)的精度對后續(xù)導(dǎo)航系統(tǒng)性能影響很大,因此對準(zhǔn)問題的研究一直是人們關(guān)注的焦點。導(dǎo)航系統(tǒng)的對準(zhǔn)工作可以在多種情況下進(jìn)行,比如完全靜態(tài)的條件下,系泊狀態(tài)下,或是在海上行駛過程中。其中,系泊狀態(tài)時載體姿態(tài)會有一定程度的擺動,位置速度也隨著飄蕩有較小的改變,而最困難的是在海上復(fù)雜的環(huán)境條件下完成對準(zhǔn)。對于在海上進(jìn)行對準(zhǔn)的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來說,由于風(fēng)浪等因素對載體的干擾,速度位置在不斷改變,使得對準(zhǔn)的難度大大增加。本文主要研究的是海上對準(zhǔn),目標(biāo)是在十到十五分鐘之內(nèi)完成對準(zhǔn)任務(wù),得到可以用于導(dǎo)航的初始狀態(tài)信息。首先本文提出采用速度位置積分的方法進(jìn)行海上粗對準(zhǔn),并在對準(zhǔn)算法設(shè)計中結(jié)合了一種優(yōu)化的對準(zhǔn)方法。此方法可以利用GPS等外部輔助的速度位置信息,結(jié)合慣性器件輸出的加速度和角速度信息進(jìn)行不斷的更新計算,得到載體的姿態(tài)信息。該方法因其積分的特性,使其在較大的內(nèi)部和外部干擾下,還能有較高的精度和很好的穩(wěn)定性。文中設(shè)置了與海上相似的條件進(jìn)行了仿真驗證,結(jié)果表明其對準(zhǔn)的水平姿態(tài)角幾分鐘之內(nèi)可以到達(dá)幾十角秒的精度,最難得到的航向角的精度也達(dá)到十角分的精度。在粗對準(zhǔn)后,此時載體的失準(zhǔn)角較小,精對準(zhǔn)選擇應(yīng)用線性的卡爾曼濾波方法,來進(jìn)一步提高對準(zhǔn)信息的精度。文中建立了線性的卡爾曼濾波狀態(tài)方程,量測方程,并把外部的位置和速度信息作為觀測量。通過最后的仿真驗證,估計出載體的姿態(tài)誤差角及陀螺漂移誤差,為后面章節(jié)真實數(shù)據(jù)的驗證奠定了基礎(chǔ)。最后進(jìn)行真實數(shù)據(jù)的驗證,但由于試驗條件的限制,最后只利用了車載試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了粗對準(zhǔn)和精對準(zhǔn)的驗證工作。文中先通過真實數(shù)據(jù)進(jìn)行粗對準(zhǔn)的驗證,分析粗對準(zhǔn)結(jié)果,選擇了合適的粗對準(zhǔn)時間,然后利用精對準(zhǔn)對姿態(tài)做進(jìn)一步的估計并反饋進(jìn)入系統(tǒng),糾正了姿態(tài)誤差。通過車載實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知,文中的對準(zhǔn)方法在實際中比較具有實用性。
【圖文】：

據(jù)不同的計算習(xí)慣確定。在所有坐標(biāo)系體上的坐標(biāo)系。載體的重心是坐標(biāo)系載體的縱線指向前，bZ 軸遵從右手規(guī)則系之間存在的方位關(guān)系。載體的姿態(tài)角于解算慣性導(dǎo)航系統(tǒng)參數(shù)需要，通常當(dāng)系作為導(dǎo)航坐標(biāo)系，，即東北天坐標(biāo)系。tYnY( )i eZ Z( t nZ Zα

b圖 2.3 坐標(biāo)變換圖與導(dǎo)航坐標(biāo)系n系為例說的航向角、縱搖角以及n z′ ，第二次繞旋轉(zhuǎn)后的為 b 系b b box y z 。上述轉(zhuǎn)1 0 0 cos 0 cos sin sin0 sin cos 0 sin sin cos sin s cos sin sin sin siψθ θ θ θθ ψ γ ψ ψ θθ ψ γ + n ψ c 系到 b 系的變換矩陣nbC
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U675.73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2697031