【摘要】：慣性導(dǎo)航是一項被廣泛運用于國防各個領(lǐng)域中的一門關(guān)鍵性技術(shù),這項技術(shù)在導(dǎo)航領(lǐng)域內(nèi)也擁有舉足輕重的地位。它的隱蔽性極強,在系統(tǒng)工作的過程中,不會向外界發(fā)出任何容易被他人捕獲的信號;其次它能夠獨立自主地進行工作,提供載體位置、速度和姿態(tài)信息。然而捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航誤差會隨使用時間的延長而發(fā)散,艦船在海面上航行,當出現(xiàn)長期無法接收外部信息的情況時,捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)這種隨時間積累的誤差會使慣導(dǎo)系統(tǒng)在一定時間后解算結(jié)果變得不可用。為了保證捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出導(dǎo)航信息的精確度,人們常利用組合導(dǎo)航的方式對系統(tǒng)位置、速度和方位參數(shù)進行重調(diào)。這種方法在一定程度上確實能夠有效提高捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度,但是除了導(dǎo)航參數(shù)誤差捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)還存在其他誤差源。主要誤差源是來自慣性器件的誤差,其中陀螺漂移在器件誤差中對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)精度的影響最為明顯,因此需要對其進行測定并加以補償。這種通過補償陀螺漂移來抑制誤差發(fā)散,并對系統(tǒng)進行重調(diào)的技術(shù)被稱為綜合校正。本文首先對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識和的基本原理進行了詳細闡述。針對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中因陀螺常值漂移引起的導(dǎo)航信息誤差發(fā)散現(xiàn)象進行了系統(tǒng)仿真,直觀展現(xiàn)了陀螺常值漂移對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精確度產(chǎn)生的影響,從而引出對系統(tǒng)進行綜合校正的必要性。針對廣泛應(yīng)用于船舶、艦艇的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)建立系統(tǒng)誤差模型、設(shè)計綜合校正方案;采取不同的運動狀態(tài)對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)各狀態(tài)量進行可觀測性分析,將可觀測性結(jié)果進行分析比對,選取濾波器合適的工作條件,以提高濾波器的估計速度和估計精度;考慮到Kalman濾波器在實際工程中會發(fā)生濾波發(fā)散,設(shè)計了Sage-Husa自適應(yīng)濾波器,并對其進行改進簡化,使得濾波器能較好地適應(yīng)噪聲變化;為了進一步提高濾波器的估計精度,加入固定區(qū)間最優(yōu)平滑濾波器,提高估計準確度;引入外部位置、速度信息,利用濾波器對陀螺漂移進行估計補償,同時進行系統(tǒng)速度、位置和方位重調(diào)等實現(xiàn)對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的綜合校正。經(jīng)過仿真實驗和車載實驗分析可知:捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)采用綜合校正方案相較于未施加校正環(huán)節(jié)的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng),其導(dǎo)航精度有明顯提升。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U674.7
【圖文】：

航坐標系n n nOx y z （n 系）標系是為系統(tǒng)導(dǎo)航需要設(shè)定的一個坐標系，具體選取那個坐標系實際導(dǎo)航算法需求。該坐標系主要作用于慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航參數(shù)的求使用。指北慣導(dǎo)系統(tǒng)中將地理坐標系作為導(dǎo)航坐標系，空間穩(wěn)定慣性坐標系或地球坐標系作為導(dǎo)航坐標系。本文選取地理坐標系北天坐標系，這種系統(tǒng)通常叫指北方位系統(tǒng)。體坐標系b b bOx y z （b 系）標系是固連在載體上的坐標系，與載體隨動。載體坐標系的原點位置，bx 指向運載體右舷方向，by 軸指向船艏方向，bz 軸與bx 、b b bOx y z 平面，沿著載體豎軸指向上[32]。算機坐標系（c 系）坐標系是以慣導(dǎo)系統(tǒng)計算的經(jīng)緯度c 、cL 為坐標原點，在該點建標系在慣導(dǎo)計算機中被認為是真實的導(dǎo)航坐標系。

的坐標系間的轉(zhuǎn)換。1、慣性坐標系（i 系）到地球坐標系（e 系）的坐標轉(zhuǎn)換i 系和 e 系的關(guān)系如圖 2.2 所示圖 2.2 i 系與 e 系的關(guān)系圖由圖 2.2 可知，將 i 系繞 z 軸轉(zhuǎn)過角度 0 ie t即能實現(xiàn) i 系到 e 系的坐標轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換矩陣eiC 的表達式為 0 00 0cos sin 0sin cos 00 0 1ie ieei ie iet tC t t (2-1)式中0 為起始經(jīng)度值，如果選擇本初子午線來當作起點位置，則0 0；t為導(dǎo)航時間。2、地球坐標系（e 系）到地理坐標系（t 系）的坐標轉(zhuǎn)換

關(guān)系如圖 2.3 所示，為簡化分析，這里將地球視為規(guī)則球等。e 系與 t 系坐標轉(zhuǎn)換可以通過繞三個軸的方向按下述'' ' '' '90 90e eOz Oy OUe e e e e e e eOx y z Ox y z Ox y U OENU

【參考文獻】

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本文編號：2787052