隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,高精度防區(qū)外發(fā)射武器憑借其人機(jī)傷亡小、效費(fèi)比高等優(yōu)勢(shì)逐漸成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的重要組成部分,為保障機(jī)載布撒器的投射與制導(dǎo)精度,本文以機(jī)載布撒器為研究對(duì)象,對(duì)高精度動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)方法進(jìn)行深入研究,具體內(nèi)容如下:首先,論文對(duì)國(guó)內(nèi)外機(jī)載布撒器、慣性導(dǎo)航設(shè)備、動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)方法和非線性濾波方法進(jìn)行深入調(diào)研,給出它們的研究現(xiàn)狀,對(duì)比分析各種方法的優(yōu)劣,為后續(xù)機(jī)載布撒器傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波器的設(shè)計(jì)提供參考。其次,對(duì)慣導(dǎo)模型進(jìn)行深入研究,建立慣導(dǎo)各傳感器的測(cè)量模型,包括陀螺儀測(cè)量模型和加速度計(jì)測(cè)量模型,推導(dǎo)了慣導(dǎo)系統(tǒng)的力學(xué)編排,給出了捷聯(lián)慣導(dǎo)的誤差傳播模型,建立了姿態(tài)誤差方程、速度誤差方程和定位誤差方程。此外,論文還進(jìn)行了慣導(dǎo)解算的數(shù)學(xué)仿真,驗(yàn)證了所建立慣導(dǎo)模型的準(zhǔn)確性。然后,論文基于慣導(dǎo)的誤差傳播模型,推導(dǎo)了傳遞對(duì)準(zhǔn)的誤差方程,進(jìn)而建立了傳遞對(duì)準(zhǔn)的狀態(tài)方程;論文以主子慣導(dǎo)間的速度、姿態(tài)、角速度和加速度為匹配量,分別給出了四種相對(duì)應(yīng)的匹配方法,并建立了“速度加姿態(tài)”以及“角速度加加速度”匹配的測(cè)量模型;考慮到擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)廣泛的工程適用性,論文利用EKF進(jìn)行了傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波器的設(shè)計(jì),并進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)學(xué)仿真,仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的有效性。最后,論文針對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波截?cái)嗾`差大,雅克比矩陣求解困難等問題,基于高斯濾波框架分別給出了無(wú)跡卡爾曼濾波(UKF)和高階容積卡爾曼濾波(HCKF)兩種非線性濾波算法,之后將其應(yīng)用到了機(jī)載布撒器的傳遞對(duì)準(zhǔn)中,仿真結(jié)果表明高階容積卡爾曼濾波算法具有更高的估計(jì)精度。此外,論文還分析了載機(jī)機(jī)動(dòng)強(qiáng)度與頻率對(duì)傳遞對(duì)準(zhǔn)精度的影響,對(duì)后續(xù)工程實(shí)際中改善傳遞對(duì)準(zhǔn)效果具有重要的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V271.4;TP212;TN713
【部分圖文】：

圖 1-1 陀螺儀性能及應(yīng)用2.3 動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)是一種工程應(yīng)用十分廣泛的傳遞對(duì)準(zhǔn)方式，其主要思想測(cè)量誤差更低的主慣導(dǎo)（MINS）對(duì)測(cè)量誤差更高的子慣導(dǎo)（SINS）進(jìn)行校定主子慣導(dǎo)的安裝誤差角和子慣導(dǎo)的初始信息[21-30]。為盡可能地提高對(duì)準(zhǔn)精實(shí)際應(yīng)用中，主慣導(dǎo)的精度往往大大高于子慣導(dǎo)。動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)最初主要應(yīng)用于空射導(dǎo)彈射前的初始定向，之后逐漸被潛基的相關(guān)裝備采用，之后就在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，解決了導(dǎo)、炮彈發(fā)射甚至艦載機(jī)彈射等工程中需要子慣導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)的實(shí)際問題。進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)主慣導(dǎo)的直接敏感值或積分所得的導(dǎo)航值對(duì)子慣導(dǎo)的相應(yīng)值進(jìn)行校正，同主子慣導(dǎo)的安裝矢量以及形變，完成主子慣導(dǎo)安裝誤差角的估計(jì)。由于主度較高，所以傳遞對(duì)準(zhǔn)可以使子慣導(dǎo)具有更準(zhǔn)確地初值，從而保障了后續(xù)

四元數(shù)補(bǔ)償慣導(dǎo)陀螺儀 四元數(shù)修正輸出姿態(tài)主慣導(dǎo)姿態(tài)圖 1-2 傳遞對(duì)準(zhǔn)原理圖傳遞對(duì)準(zhǔn)主要包括 2 個(gè)部分，其一為粗對(duì)戰(zhàn)，其二為精對(duì)計(jì)算機(jī)將 MINS 解算得到的姿態(tài)和位速信息賦予到 SINS 值進(jìn)行慣導(dǎo)解算。由于 MINS 與 SINS 間存在安裝距離，且此在賦值時(shí)需要考慮到桿臂效應(yīng)和撓曲變形。但由于粗對(duì)標(biāo)定誤差往往很大，無(wú)法滿足后續(xù)導(dǎo)航任務(wù)的需求。因此礎(chǔ)上進(jìn)行精度準(zhǔn)，即利用卡爾曼濾波方法設(shè)計(jì)傳遞對(duì)準(zhǔn)濾慣導(dǎo)的安裝誤差角或姿態(tài)失準(zhǔn)角，之后利用改角度對(duì) SINS一步提高精度。

為直接敏感到的信息，如角速度和加速度，成為測(cè)量參數(shù)匹配（MPM），算得到的信息，如速度和姿態(tài)，成為計(jì)算參數(shù)匹配（CPM）。對(duì)于 MPM 數(shù)直接獲取，相較于 CPM 更為簡(jiǎn)便快速，實(shí)時(shí)性更優(yōu)，但其在載體形變時(shí)難以應(yīng)用，對(duì)準(zhǔn)精度也較低。CPM 方法利用慣導(dǎo)解算得到的信息進(jìn)行計(jì)算較為耗時(shí)，其收斂較慢，實(shí)時(shí)性較差，但其所含信息多，估計(jì)精度。因此，在工程上，CPM 方法應(yīng)用較為廣泛。國(guó)內(nèi)傳遞對(duì)準(zhǔn)研究開展得相對(duì)較晚，近年來(lái)在理論研究方面取得了一些有很多研究者嘗試將其應(yīng)用于具體的工程實(shí)踐中。.4 非線性濾波算法研究現(xiàn)狀最早的最優(yōu)濾波算法誕生于 18 世紀(jì)末，是由著名數(shù)學(xué)家高斯提出的最小，該方法應(yīng)用簡(jiǎn)單，對(duì)于服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)具有方差最小的特性，在等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[31-33]，但該算法僅考慮量測(cè)和狀態(tài)之間的關(guān)系，定性并不好。

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本文編號(hào)：2808560