本文關(guān)鍵詞：捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動態(tài)誤差標(biāo)定與補(bǔ)償算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 動態(tài)誤差標(biāo)定與補(bǔ)償是提高捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的關(guān)鍵技術(shù)。對于高動態(tài)環(huán)境下中高精度應(yīng)用需求,尺寸效應(yīng)的標(biāo)定與補(bǔ)償、抑制動態(tài)誤差的比力積分算法、導(dǎo)航參考坐標(biāo)系選擇和加速度計(jì)動態(tài)誤差等是影響捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)動態(tài)精度的重要因素。 針對以上若干問題,論文主要進(jìn)行了以下幾方面的研究工作: 1.提出一種捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)尺寸效應(yīng)標(biāo)定補(bǔ)償方法,先標(biāo)定出捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中每個加速度計(jì)相對于三軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心的桿臂參數(shù),再基于尺寸效應(yīng)誤差最小原則,對載體坐標(biāo)系原點(diǎn)位置進(jìn)行優(yōu)化,得出相應(yīng)的尺寸效應(yīng)參數(shù)。提出當(dāng)各個加速度計(jì)敏感軸相交于一點(diǎn)時,以該點(diǎn)作為載體坐標(biāo)系原點(diǎn),相應(yīng)的尺寸效應(yīng)影響最小。對于零偏穩(wěn)定性優(yōu)于2×10 ?5g的加速度計(jì),桿臂參數(shù)與尺寸效應(yīng)參數(shù)標(biāo)定重復(fù)性優(yōu)于0.2mm。以實(shí)際激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,將載體坐標(biāo)系原點(diǎn)置于三軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心,以重力加速度g為基準(zhǔn)驗(yàn)證標(biāo)定補(bǔ)償效果,為消除溫度及逐次啟動零偏變化影響,系統(tǒng)充分預(yù)熱,一次通電標(biāo)定補(bǔ)償驗(yàn)證,轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動情況下,補(bǔ)償后10min平均偏差小于2×10 ?6g。根據(jù)激光陀螺角增量采樣值求出角速度和角加速度,對慣導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中的尺寸效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償,在轉(zhuǎn)臺角運(yùn)動條件下純慣性導(dǎo)航1h定位誤差由尺寸效應(yīng)補(bǔ)償前的1600m減小到補(bǔ)償后的300m以內(nèi)。 2.傳統(tǒng)捷聯(lián)慣導(dǎo)速度更新算法中,將載體坐標(biāo)系中的比力積分增量變換到導(dǎo)航參考坐標(biāo)系中,載體姿態(tài)變化的影響通常采用一階近似模型進(jìn)行計(jì)算。針對包括角振動和加速運(yùn)動的高動態(tài)情況,論文分析了比力積分增量變換采用一階近似模型的局限,在典型角振動及加速運(yùn)動條件下對忽略姿態(tài)變化二階項(xiàng)造成的速度更新誤差進(jìn)行了理論分析。論文提出了一種基于冪級數(shù)展開的算法誤差分析方法,通過比較,揭示了對偶四元數(shù)比力積分算法精度高于傳統(tǒng)比力積分算法的原因,即和傳統(tǒng)比力積分算法相比,對偶四元數(shù)比力積分算法等價于考慮了載體姿態(tài)變化影響的二階項(xiàng)。通過典型角振動及加速運(yùn)動條件下傳統(tǒng)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法和對偶四元數(shù)導(dǎo)航算法的仿真比較,對理論分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 3.論文分析了當(dāng)?shù)厮降乩碜鴺?biāo)系下的姿態(tài)更新算法,研究了大角運(yùn)動動態(tài)環(huán)境下,導(dǎo)航參考坐標(biāo)系相對慣性系轉(zhuǎn)動角速度在載體坐標(biāo)系下的投影誤差影響。通過比較以慣性坐標(biāo)系為導(dǎo)航參考坐標(biāo)系的傳統(tǒng)導(dǎo)航算法以及對偶四元數(shù)導(dǎo)航算法,揭示了對偶四元數(shù)導(dǎo)航算法精度高于當(dāng)?shù)厮降乩碜鴺?biāo)系下傳統(tǒng)導(dǎo)航算法的另一個原因——以慣性坐標(biāo)系為導(dǎo)航參考坐標(biāo)系,避免了導(dǎo)航參考坐標(biāo)系相對慣性系轉(zhuǎn)動角速度在載體坐標(biāo)系下的投影誤差影響。在理論分析的基礎(chǔ)上,針對連續(xù)轉(zhuǎn)動動態(tài)環(huán)境,通過仿真和實(shí)際激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺實(shí)驗(yàn)對研究結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。 4.基于激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)振動臺試驗(yàn),對動態(tài)情況下石英撓性加速度計(jì)振擺誤差參數(shù)辨識算法進(jìn)行了探索和嘗試,根據(jù)振動環(huán)境下的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)2KHz高頻采樣數(shù)據(jù),研究基于時域、頻域分析的動態(tài)誤差辨識標(biāo)定補(bǔ)償方法。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明,基于時域、頻域的參數(shù)辨識模型具有很好的一致性。由于振動環(huán)境下多種誤差因素的復(fù)雜性,不同振動條件下的石英撓性加速度計(jì)振擺誤差參數(shù)辨識結(jié)果重復(fù)性不好,有待進(jìn)一步深入研究。
【關(guān)鍵詞】：捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng) 動態(tài)誤差 尺寸效應(yīng) 比力積分算法 對偶四元數(shù) 導(dǎo)航參考坐標(biāo)系 加速度計(jì)振擺誤差
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U666.12
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 選題背景和意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 尺寸效應(yīng)的研究現(xiàn)狀15
• 1.2.2 抑制動態(tài)誤差的比力積分算法的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 加速度計(jì)動態(tài)誤差的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排17-20
• 第二章 動態(tài)環(huán)境下尺寸效應(yīng)參數(shù)標(biāo)定與優(yōu)化補(bǔ)償算法研究20-38
• 2.1 加速度計(jì)一般安裝關(guān)系下的尺寸效應(yīng)模型分析20-21
• 2.2 基于尺寸效應(yīng)最小的載體坐標(biāo)系原點(diǎn)位置優(yōu)化21-23
• 2.3 基于三軸轉(zhuǎn)臺的尺寸效應(yīng)參數(shù)標(biāo)定方法23-27
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與驗(yàn)證分析27-37
• 2.4.1 轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動情況下的重力場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證29-31
• 2.4.2 轉(zhuǎn)臺搖擺情況下的純慣導(dǎo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證31-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 動態(tài)環(huán)境下傳統(tǒng)比力積分算法與對偶四元數(shù)算法的比較研究38-48
• 3.1 傳統(tǒng)比力積分算法中姿態(tài)變化一階計(jì)算模型的局限39
• 3.2 典型角振動和加速運(yùn)動條件下姿態(tài)變化二階量影響的誤差分析39-42
• 3.3 對偶四元數(shù)比力積分算法的姿態(tài)變化二階模型等價性42-45
• 3.4 仿真條件以及仿真結(jié)果比較45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-48
• 第四章 動態(tài)環(huán)境下導(dǎo)航參考坐標(biāo)系的選擇對算法精度的影響48-66
• 4.1 動態(tài)環(huán)境下當(dāng)?shù)厮降乩碜鴺?biāo)系下兩種姿態(tài)更新算法的比較48-52
• 4.1.1 直接計(jì)算載體坐標(biāo)系相對地理坐標(biāo)系姿態(tài)變化的算法誤差分析48-52
• 4.1.2 姿態(tài)更新算法的改進(jìn)52
• 4.2 仿真計(jì)算以及連續(xù)轉(zhuǎn)動實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證52-56
• 4.2.1 仿真計(jì)算52-54
• 4.2.2 連續(xù)轉(zhuǎn)動實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證54-56
• 4.3 慣性系下傳統(tǒng)導(dǎo)航算法與當(dāng)?shù)厮降乩硐迪聦?dǎo)航算法的比較56-61
• 4.3.1 姿態(tài)更新57-58
• 4.3.2 速度更新58
• 4.3.3 位置更新58-59
• 4.3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-61
• 4.4 慣性系下傳統(tǒng)導(dǎo)航算法與對偶四元數(shù)導(dǎo)航算法的比較61-64
• 4.4.1 仿真計(jì)算61-63
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 動態(tài)環(huán)境下石英加速度計(jì)動態(tài)誤差補(bǔ)償算法研究66-76
• 5.1 振擺誤差產(chǎn)生機(jī)理66-67
• 5.2 振擺參數(shù)時域分析與辨識67-69
• 5.3 振擺參數(shù)頻域分析與辨識69-72
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析72-75
• 5.4.1 時域、頻域方程的系數(shù)比較73-74
• 5.4.2 振擺參數(shù)辨識結(jié)果74-75
• 5.4.3 結(jié)果分析75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 全文總結(jié)76-77
• 6.2 后續(xù)工作77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果83-84
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參與的主要科研工作84-85
• 附錄A 慣性導(dǎo)航常用坐標(biāo)系85-86
• 附錄B 主要符號約定86-87
• 附錄C 公式推導(dǎo)87-92

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 林玉榮;陳亮;付振憲;;捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)兩種速度更新算法的比較研究[J];兵工學(xué)報(bào);2012年10期

2 范建英;李杰;陳文蓉;秦麗;劉俊;;高精度數(shù)字陀螺儀安裝誤差標(biāo)定與補(bǔ)償方法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2013年04期

3 林玉榮;沈毅;金曉潔;;基于地速分解的高精度捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法[J];中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2013年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 陳亮;基于對偶四元數(shù)的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 紀(jì)文濤;彈載GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D];南京理工大學(xué);2012年

3 陳武;彈載捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法與裝置的研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

4 陳磊;車載GPS動態(tài)導(dǎo)航算法及其應(yīng)用研究[D];北京交通大學(xué);2012年

5 邵繼青;光纖陀螺捷聯(lián)導(dǎo)航列車定位技術(shù)的研究[D];蘭州交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動態(tài)誤差標(biāo)定與補(bǔ)償算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：312573