本文關(guān)鍵詞：基于GBAS的高精度進近著陸組合導(dǎo)航方法研究

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【摘要】：本文以可重復(fù)使用運載器為研究對象,開展基于衛(wèi)星導(dǎo)航陸基增強系統(tǒng)的高精度進近著陸組合導(dǎo)航方法研究。傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種全自主的導(dǎo)航手段,數(shù)據(jù)更新周期短,能夠提供可靠性的連續(xù)導(dǎo)航,但其長期定位精度差;而GBAS能夠提供長期高精度定位信息,但數(shù)據(jù)更新周期較長,可靠性受到外界干擾影響,很難保證在復(fù)雜天氣情況下的連續(xù)導(dǎo)航。為保障RLV在進近著陸過程中導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性與連續(xù)性,以及提供進近著陸所需的導(dǎo)航精度,采用GBAS輔助慣性導(dǎo)航的組合導(dǎo)航方式以滿足RLV的進近著陸導(dǎo)航需求。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,建模分析RLV慣性導(dǎo)航系統(tǒng)模型,以“北-天-東”坐標(biāo)系為導(dǎo)航坐標(biāo)系,推導(dǎo)SINS解算模型及SINS非線性誤差傳播模型,建立陀螺儀和加速度計測量誤差模型,根據(jù)標(biāo)稱軌跡開展慣性導(dǎo)航數(shù)值仿真分析,驗證模型的正確性。然后,重點開展對衛(wèi)星導(dǎo)航陸基增強系統(tǒng)的研究,包括分析陸基增強系統(tǒng)構(gòu)成、誤差來源和相應(yīng)的修正算法以及解算方法。GBAS由空間導(dǎo)航衛(wèi)星、地面系統(tǒng)和用戶三部分構(gòu)成,影響其定位精度的誤差主要有地面接收機誤差、電離層延遲和對流層延遲,其中對對流層延時進行了重點研究。在Hopfield改進模型的基礎(chǔ)上,通過對基準(zhǔn)站地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析和建模,計算對流層折射指數(shù)、均值大氣高度和折射不確定度等參數(shù),建立差分對流層修正模型。在偽距差分算法中引入對流層延遲項,通過GDOP選星算法和GBAS解算方法,求出具有較高精度的用戶位置坐標(biāo),提高RLV在進場著陸過程中的導(dǎo)航精度。根據(jù)建立的衛(wèi)星、用戶及誤差模型,對衛(wèi)星導(dǎo)航陸基增強系統(tǒng)進行綜合仿真驗證,對比分析傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航(GPS)、差分衛(wèi)星導(dǎo)航(DGPS)及衛(wèi)星導(dǎo)航陸基增強系統(tǒng)(GBAS)三種導(dǎo)航方式的定位精度,驗證了陸基增強系的有效性。最后,進行SINS/GBAS組合導(dǎo)航系統(tǒng)建模與數(shù)值仿真分析工作。利用SINS的非線性誤差傳播模型,以GBAS輸出的精確位置信息為基礎(chǔ),以EKF為核心濾波算法,建立SINS/GBAS組合導(dǎo)航系統(tǒng)濾波器并給出“輸出+反饋”的組合導(dǎo)航復(fù)合修正結(jié)構(gòu);利用MATLAB/Simulink仿真工具,搭建了SINS/GBAS組合導(dǎo)航系統(tǒng)仿真模塊開展數(shù)值仿真,驗證了基于SINS/GBAS組合導(dǎo)航的RLV精密進近著陸導(dǎo)航系統(tǒng)方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：可重復(fù)使用運載器 組合導(dǎo)航 衛(wèi)星導(dǎo)航 陸基增強系統(tǒng) 進近著陸
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 可重復(fù)使用運載器在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 美國RLV的研究狀況11
• 1.2.2 日本RLV的研究狀況11-12
• 1.2.3 RLV導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3.1 單基準(zhǔn)站實時差分技術(shù)13-14
• 1.3.2 廣域差分技術(shù)14-15
• 1.3.3 局域差分技術(shù)15-17
• 1.3.4 GBAS定位技術(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 組合導(dǎo)航濾波技術(shù)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排20-22
• 第2章 RLV慣性導(dǎo)航系統(tǒng)建模22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 坐標(biāo)基準(zhǔn)與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系22-23
• 2.2.1 坐標(biāo)基準(zhǔn)定義22
• 2.2.2 姿態(tài)角定義22-23
• 2.2.3 姿態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系23
• 2.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)解算模型23-25
• 2.3.1 捷聯(lián)解算姿態(tài)更新模型23-24
• 2.3.2 捷聯(lián)解算速度更新模型24-25
• 2.3.3 捷聯(lián)解算位置更新模型25
• 2.4 捷聯(lián)慣導(dǎo)非線性誤差傳播模型25-27
• 2.4.1 姿態(tài)偏差矩陣25-26
• 2.4.2 慣性導(dǎo)航位置誤差傳播模型26
• 2.4.3 慣性導(dǎo)航速度誤差傳播模型26-27
• 2.4.4 慣性導(dǎo)航姿態(tài)誤差傳播模型27
• 2.5 捷聯(lián)慣導(dǎo)工具誤差模型與誤差參數(shù)設(shè)置27-28
• 2.5.1 陀螺儀測量誤差模型27
• 2.5.2 加速度計測量誤差模型27-28
• 2.6 慣性導(dǎo)航仿真28-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 第3章 衛(wèi)星導(dǎo)航陸基增強系統(tǒng)構(gòu)成32-39
• 3.1 引言32
• 3.2 空間導(dǎo)航衛(wèi)星32-34
• 3.3 地面系統(tǒng)34-35
• 3.4 用戶系統(tǒng)（RLV）35-36
• 3.5 參考系統(tǒng)36-38
• 3.5.1 坐標(biāo)系統(tǒng)36-37
• 3.5.2 時間系統(tǒng)37
• 3.5.3 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第4章 GBAS誤差分析及修正算法39-47
• 4.1 引言39
• 4.2 地面接收機誤差39-40
• 4.3 電離層誤差40-41
• 4.4 對流層誤差41-45
• 4.4.1 對流層折射指數(shù)42-43
• 4.4.2 均值大氣高度43
• 4.4.3 仿真算例43-45
• 4.5 誤差修正數(shù)據(jù)編組45-46
• 4.6 本章小結(jié)46-47
• 第5章 陸基增強系統(tǒng)解算方法47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 偽距差分算法47-49
• 5.3 導(dǎo)航星座選取算法49-51
• 5.4 GBAS解算原理51-53
• 5.5 GBAS仿真實驗53-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 第6章 SINS/GBAS組合導(dǎo)航系統(tǒng)建模57-68
• 6.1 引言57
• 6.2 擴展卡爾曼濾波算法57-59
• 6.2.1 非線性系統(tǒng)模型57-58
• 6.2.2 擴展卡爾曼濾波基本方程58-59
• 6.3 SINS/GBAS組合導(dǎo)航擴展卡爾曼濾波器設(shè)計59-61
• 6.3.1 SINS/GBAS組合導(dǎo)航狀態(tài)模型60-61
• 6.3.2 SINS/GBAS組合導(dǎo)航觀測模型61
• 6.4 GBAS輔助慣性導(dǎo)航修正策略61-63
• 6.4.1 SINS/GBAS組合導(dǎo)航輸出校正結(jié)構(gòu)62
• 6.4.2 SINS/GBAS組合導(dǎo)航反饋校正結(jié)構(gòu)62-63
• 6.4.3 SINS/GBAS組合導(dǎo)航復(fù)合校正結(jié)構(gòu)63
• 6.5 SINS/GBAS組合導(dǎo)航系統(tǒng)仿真分析63-67
• 6.5.1 進近著陸段SINS/GPS組合導(dǎo)航仿真結(jié)果64-65
• 6.5.2 進近著陸段SINS/GBAS組合導(dǎo)航仿真結(jié)果65-67
• 6.6 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 陳明強;張光明;;GBAS在終端區(qū)的應(yīng)用[J];中國民航飛行學(xué)院學(xué)報;2011年06期

2 魏光興;;GLS進近的實施方法與優(yōu)越性比較[J];中國民航飛行學(xué)院學(xué)報;2006年06期

3 崔爾杰;;重大研究計劃“空天飛行器的若干重大基礎(chǔ)問題”研究進展[J];中國科學(xué)基金;2006年05期

4 相飛;廖桂生;曾操;;GPS信號空時處理后碼跟蹤誤差的補償方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2013年01期

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本文編號：1080843