捷聯(lián)慣性導(dǎo)航是一門涉及多種精密學(xué)科領(lǐng)域的綜合科學(xué)技術(shù)。由于其導(dǎo)航原理是建立在慣性傳感器的測量和數(shù)字積分運(yùn)算的基礎(chǔ)上,任何微小的器件輸出誤差和算法誤差都會隨時間累積,導(dǎo)致導(dǎo)航誤差不斷增大。為了獲得高動態(tài)環(huán)境下的高精度導(dǎo)航結(jié)果,一方面要不斷提高慣性傳感器的精度和高動態(tài)量程,并通過誤差建模和補(bǔ)償手段減小慣性器件誤差對導(dǎo)航精度的影響。另一方面捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法本身也需要隨之發(fā)展,提高在高動態(tài)背景,特別是如圓錐運(yùn)動、強(qiáng)振動、劃槳運(yùn)動等惡劣環(huán)境下的性能,與慣性器件的輸出相匹配,最終滿足現(xiàn)實(shí)對高動態(tài)和高精度捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的整體要求。本文對高動態(tài)環(huán)境捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)信號處理及高精度姿態(tài)速度算法進(jìn)行了深入研究。研究分為三個方面:1)陀螺儀隨機(jī)誤差的分析和建模研究;2)高動態(tài)環(huán)境下高精度的捷聯(lián)慣導(dǎo)姿態(tài)算法研究;3)高動態(tài)環(huán)境下高精度的捷聯(lián)慣導(dǎo)速度算法研究。目的是通過對陀螺儀誤差的建模和導(dǎo)航算法的優(yōu)化,進(jìn)一步提高純捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。陀螺儀的性能對捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度影響至關(guān)重要。對陀螺儀輸出噪聲的建模和補(bǔ)償,一直是高精度捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文對陀螺儀隨機(jī)噪聲的時間序列建模方法進(jìn)行了深入研究。根據(jù)陀螺儀隨機(jī)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題的研究內(nèi)容和意義
    1.2 課題相關(guān)技術(shù)的發(fā)展概況
        1.2.1 陀螺儀技術(shù)的發(fā)展
        1.2.2 陀螺儀誤差建模和補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展
        1.2.3 捷聯(lián)導(dǎo)航算法的發(fā)展
    1.3 課題的研究基礎(chǔ)與依托
    1.4 論文的內(nèi)容與安排
第二章 基于自適應(yīng)/魯棒Kalman濾波技術(shù)的陀螺儀隨機(jī)噪聲的分析和建模
    2.1 引言
    2.2 陀螺隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法
        2.2.1 趨勢項數(shù)據(jù)的檢驗和濾除方法
        2.2.2 周期項數(shù)據(jù)的檢驗和濾除方法
        2.2.3 平穩(wěn)性檢驗方法
    2.3 基于自適應(yīng)Kalman濾波的陀螺隨機(jī)噪聲AR模型建模方法研究
        2.3.1 某光纖陀螺隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)的預(yù)處理
        2.3.2 傳統(tǒng)Yule-Walker法建模
        2.3.3 基于自適應(yīng)Kalman濾波的AR模型建模
    2.4 基于魯棒Kalman濾波的陀螺隨機(jī)噪聲ARMA模型建模方法研究
        2.4.1 VG951光纖陀螺隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)的預(yù)處理
        2.4.2 基于魯棒Kalman濾波的ARMA模型建模
    2.5 陀螺隨機(jī)噪聲的MA建模方法研究
        2.5.1 某國產(chǎn)MEMS陀螺隨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)的預(yù)處理
        2.5.2 基于Gevers-Wouters法的陀螺隨機(jī)噪聲MA建模方法
        2.5.3 基于新息遞推估計法的陀螺隨機(jī)噪聲MA建模方法
        2.5.4 y軸和z軸陀螺儀隨機(jī)噪聲的MA建模結(jié)果對比
    2.6 本章小結(jié)
第三章 圓錐姿態(tài)算法的數(shù)學(xué)分析和完善研究
    3.1 引言
    3.2 經(jīng)典3子樣圓錐算法的流程分析
        3.2.1 旋轉(zhuǎn)矢量求解的連續(xù)形式
        3.2.2 經(jīng)典圓錐運(yùn)動模型
        3.2.3 經(jīng)典圓錐算法的流程分析
    3.3 經(jīng)典3子樣圓錐算法假設(shè)的完善證明
    3.4 經(jīng)典圓錐算法的深入分析
        3.4.1 完備的3子樣經(jīng)典圓錐算法通式
        3.4.2 簡化3子樣經(jīng)典圓錐算法
        3.4.3 仿真驗證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 圓錐運(yùn)動環(huán)境下二階高精度旋轉(zhuǎn)矢量姿態(tài)算法研究
    4.1 引言
    4.2 二階角增量圓錐優(yōu)化算法
        4.2.1 傳統(tǒng)角增量圓錐算法誤差分析
        4.2.2 二階3子樣角增量圓錐優(yōu)化算法
        4.2.3 角增量圓錐算法誤差分析
        4.2.4 三種角增量圓錐算法的時間開銷研究
    4.3 角增量圓錐算法仿真驗證
    4.4 二階角速率圓錐優(yōu)化算法
        4.4.1 傳統(tǒng)3子樣角速率圓錐算法
        4.4.2 二階3子樣角速率圓錐優(yōu)化算法
        4.4.3 角速率圓錐算法誤差分析
    4.5 角速率圓錐算法仿真驗證
    4.6 本章小結(jié)
第五章 非圓錐環(huán)境下二階高精度旋轉(zhuǎn)矢量姿態(tài)算法研究
    5.1 引言
    5.2 旋轉(zhuǎn)矢量算法的實(shí)用性分析
    5.3 振動環(huán)境下的二階旋轉(zhuǎn)矢量優(yōu)化算法
    5.4 非振動環(huán)境下諸旋轉(zhuǎn)矢量算法的性能分析
    5.5 數(shù)字仿真和實(shí)驗驗證
        5.5.1 振動環(huán)境下的仿真驗證
        5.5.2 非振動環(huán)境下的仿真驗證
        5.5.3 轉(zhuǎn)臺實(shí)驗
    5.6 本章小結(jié)
第六章 高動態(tài)環(huán)境下適用于不同傳感器輸出組合的高精度速度算法研究
    6.1 引言
    6.2 速度計算中的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和劃槳效應(yīng)分析
    6.3 基于角增量和比力的劃槳算法研究
        6.3.1 基于角增量和比力的2間隔劃槳算法的一般結(jié)果
        6.3.2 基于角增量和比力的2間隔劃槳優(yōu)化算法
        6.3.3 基于角增量和比力的劃槳優(yōu)化算法通式
    6.4 基于角速率和速度增量的劃槳優(yōu)化算法研究
        6.4.1 基于角速率和速度增量的劃槳算法的一般結(jié)果
        6.4.2 基于角速率和速度增量的劃槳優(yōu)化算法通式
    6.5 仿真驗證
    6.6 跑車實(shí)驗
    6.7 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 論文的主要工作與創(chuàng)新
        7.1.1 論文的主要工作與研究內(nèi)容
        7.1.2 論文的創(chuàng)新性工作總結(jié)
    7.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于角速率和速度增量的捷聯(lián)慣導(dǎo)劃槳效應(yīng)優(yōu)化算法[J]. 徐梓峰,盧艷娥,龐春雷.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2013(06)
[2]基于6類噪聲項擬合模型的光纖陀螺噪聲特性分析方法[J]. 李京書,許江寧,查峰,何泓洋.  兵工學(xué)報. 2013(07)
[3]光纖陀螺隨機(jī)漂移建模及其在慣導(dǎo)誤差方程中的應(yīng)用[J]. 郭鈴,吳訓(xùn)忠,金毅.  光學(xué)技術(shù). 2013(04)
[4]穩(wěn)定跟蹤平臺陀螺噪聲及濾波去噪方法[J]. 劉少軒,馬琰,吳旭光,張勇輝.  工業(yè)儀表與自動化裝置. 2013(03)
[5]MEMS陀螺隨機(jī)誤差的實(shí)驗測試分析[J]. 張宇辛,卞鴻巍,朱濤.  艦船電子工程. 2013(05)
[6]基于比力觀測的捷聯(lián)慣導(dǎo)真空濾波修正方法[J]. 蘆佳振,李婕,張春熹,嚴(yán)峰.  宇航學(xué)報. 2013(04)
[7]插秧機(jī)微機(jī)械陀螺隨機(jī)誤差分析及建模[J]. 劉曉光,胡靜濤,白曉平,李逃昌,高雷.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2013(02)
[8]4He量子干涉儀陀螺的數(shù)學(xué)模型（英文）[J]. 鄭睿,趙偉,劉建業(yè),謝征,馮銘瑜.  Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics. 2012(04)
[9]超流體量子干涉陀螺儀的熱噪聲分析[J]. 鄭睿,趙偉,劉建業(yè),謝征.  中國慣性技術(shù)學(xué)報. 2012(06)
[10]超流體物質(zhì)波干涉陀螺儀的噪聲研究[J]. 趙偉,鄭睿,劉建業(yè),謝征.  航空學(xué)報. 2013(04)

博士論文
[1]光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)信號處理與姿態(tài)算法研究[D]. 祝燕華.南京航空航天大學(xué) 2008



本文編號：3269560