彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)的精度是決定導(dǎo)彈打擊能力的關(guān)鍵因素之一。隨著存放時間的變化,捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的慣組(Inertial Measurement Unit,IMU)誤差參數(shù)發(fā)生變化,IMU的誤差是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的主要誤差源之一,仍然按照出廠參數(shù)補(bǔ)償慣性傳感器會導(dǎo)致慣性系統(tǒng)的導(dǎo)航精度變差,降低導(dǎo)彈命中精度。因此需要對長時間存放的彈載捷聯(lián)慣組進(jìn)行重新標(biāo)定,保證慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣組標(biāo)定方法需要將IMU從導(dǎo)彈中拆出,通過高精度三軸轉(zhuǎn)臺進(jìn)行標(biāo)定,過程繁瑣,耗費大量的人力物力,且可能引入新的安裝誤差。針對傳統(tǒng)標(biāo)定方法的問題,本文以實際彈載車為應(yīng)用背景,提出了一種彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)免拆標(biāo)定方法,以高精度GPS和主慣導(dǎo)提供速度、姿態(tài)、加速度和角速度觀測信息,通過Kalman濾波和最小二乘估計待標(biāo)定慣組的誤差參數(shù),在不拆裝彈載慣組的情況下對慣性器件進(jìn)行標(biāo)定,有效地降低了標(biāo)定成本,減少了標(biāo)定時間,對提高武器系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力有重要意義。本文所做的主要工作如下:1.研究了彈載捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理和捷聯(lián)慣導(dǎo)姿態(tài)、速度和位置信息的解算方法,建立了彈載捷聯(lián)慣組中光纖陀螺和石英撓性加速度計的誤差模型,推導(dǎo)了北天東坐標(biāo)系下彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的失準(zhǔn)角方程和速度誤差方程;2.研究了 Kalman濾波和最小二乘理論,以高精度GPS提供的速度信息和高精度主慣導(dǎo)提供的姿態(tài)、比力、角速度信息為觀測量,推導(dǎo)了“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配和角速度匹配的系統(tǒng)方程,以此為基礎(chǔ)提出了彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)免拆標(biāo)定的原理框架;3.研究了基于PWCS和奇異值分解的可觀測性分析方法,建立了彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)仿真平臺,分析了勻速直行、拐彎、起豎、側(cè)傾四種機(jī)動下“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配和角速度匹配慣組誤差參數(shù)的可觀測度,可觀測度分析結(jié)果表明拐彎、起豎、側(cè)傾三種機(jī)動可以激勵出慣組全部24項誤差參數(shù);對四種機(jī)動下的不同匹配方式進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真,仿真結(jié)果表明“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配和角速度匹配可以得到慣組誤差參數(shù)較好的估計結(jié)果。在可觀測度分析和數(shù)學(xué)仿真的基礎(chǔ)上結(jié)合彈載車的實際機(jī)動能力,設(shè)計了免拆標(biāo)定方案的機(jī)動路徑和流程;4.利用高精度三軸轉(zhuǎn)臺模擬彈載車的機(jī)動路徑,對一套中低精度光纖慣組進(jìn)行了免拆標(biāo)定方法的試驗驗證。以轉(zhuǎn)臺提供的高精度姿態(tài)信息和角速度信息構(gòu)造外部觀測量,分別進(jìn)行了“速度+姿態(tài)”匹配,比力匹配和角速度匹配不同機(jī)動下的標(biāo)定試驗,并以傳統(tǒng)分立式標(biāo)定結(jié)果為參照,分析免拆標(biāo)定結(jié)果的精度,并比較了兩種標(biāo)定結(jié)果補(bǔ)償后的純慣性精度,進(jìn)一步證明了免拆標(biāo)定方法的有效性和工程可行性。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TJ765
【部分圖文】：

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本文編號：2880130