發(fā)布時間：2017-11-12 02:11

  本文關(guān)鍵詞：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)在線標(biāo)校技術(shù)研究

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【摘要】：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)以其自主性、隱蔽性和精確性的優(yōu)勢,在海、陸、空、天等多個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。慣性器件誤差隨時間、環(huán)境等因素的變化而改變,時變的慣性器件誤差會嚴(yán)重地影響INS的導(dǎo)航定位精度。因此如何對時變的慣性器件誤差進行在線實時標(biāo)校是導(dǎo)航領(lǐng)域的研究重點。誤差參數(shù)在線標(biāo)校是在不對INS進行拆卸的前提下,通過設(shè)計載體機動方式完成對時變誤差參數(shù)的激勵,利用外參考信息完成對誤差參數(shù)的估計,通過可觀測度判斷估計結(jié)果的可靠性,最后對慣性器件誤差進行反饋補償而有效地提升導(dǎo)航精度。本文針對INS誤差參數(shù)在線標(biāo)校的客觀需求,提出并解決了以下技術(shù)問題:1.最優(yōu)標(biāo)校路徑的設(shè)計;2.基于受約束最優(yōu)化的可觀測度分析方法設(shè)計;3.基于輸出耦合的自適應(yīng)Kalman濾波方法設(shè)計。首先,考慮到載體的機動路徑會通過影響INS的誤差模型而影響誤差參數(shù)的可觀測性,載體的機動路徑在理論上決定了誤差參數(shù)的估計結(jié)果是否收斂。為了保證全部誤差均可觀測,本文采用了逆可觀測性分析方法對INS的標(biāo)校路徑設(shè)計進行研究,提出并證明了最優(yōu)INS標(biāo)校路徑的設(shè)計準(zhǔn)則。其次,在保證誤差參數(shù)完全可觀測的基礎(chǔ)上,提出了一種基于受約束最優(yōu)化的可觀測度分析方法,準(zhǔn)確地揭示了估計結(jié)果的可靠性與系統(tǒng)模型參數(shù)的聯(lián)系,同時通過理論證明了該方法的準(zhǔn)確性。和傳統(tǒng)方法相比,改進方法所提供的獨立狀態(tài)的可觀測度更加符合誤差參數(shù)在線標(biāo)校的實際要求。最后,考慮到實際標(biāo)校環(huán)境的不確定性會降低濾波結(jié)果的精度,本文提出了一種基于輸出耦合的自適應(yīng)Kalman濾波方法,充分利用輸出中隱含的信息來有效地消除環(huán)境不確定性對標(biāo)校結(jié)果的影響,并證明了該在線辨識方法的準(zhǔn)確性。將該Kalman濾波方法應(yīng)用于INS關(guān)鍵誤差參數(shù)的估計中,有效地提高了誤差參數(shù)的標(biāo)校精度。在詳細的理論分析證明和準(zhǔn)確的算法仿真驗證的基礎(chǔ)上,利用實際船舶標(biāo)校實驗證明了INS關(guān)鍵誤差參數(shù)標(biāo)校方案的有效性,與原有方法相比,該方法顯著提高了INS的導(dǎo)航定位精度。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN96

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本文編號：1173873