惯组初始对准技术研究+文献综述(3)
时间:2017-03-16 22:21 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
惯性导航系统的关键技术包括初始对准问题、有害加速度的消除及引力修正、惯性元件误差模型的建立和实时补偿、捷联矩阵的更新等[7-8]。本文将重点研究初始对准算法。对于平台系统来说，初始对准就是要将平台坐标系向导航坐标系对准。对于捷联系统来说，初始对准就是确定初始时刻的捷联矩阵。 1.3捷联惯性初始对准 1.3.1概述 捷联惯导性系统的初始对准[9-11]是指提供捷联惯导的导航解算所需要的初值，包括初始位置、初始速度与初始姿态。由于惯导性系统的初值误差在以后的导航解算中有积累作用，因此必须控制初始对准误差在一定范围内，特别是初始姿态误差，必须严格限制。 初始对准的主要任务是确定载体坐标系和真实导航坐标系(例如当地地理坐标系)之间的初始方向余弦矩阵。初始不对准是惯导性系统的主要误差源之一。对大地导航而言，初始不对准的误差对系统误差的影响不仅表现在姿态上，而且表现在速度和位置信息的获得上。因此，在正常导航之前，必须首先完成对准过程，以确定“数学平台”相对导航坐标系的方位。 初始对准的要求通常包括对准精度和对准时间两个方面，但它们之间是相互矛盾的，长期以来，解决这一矛盾成了惯性技术领域的研究热点。提高对准精度、缩短对准时间也成了许多惯导专家和学者为之付出心血的重要研究方向。目前，平台惯导系统的初始对准技术己经颇为成熟，捷联惯导系统初始对准虽然有较成熟的理论基础，但针对具体的应用背景，尚需进行深入的理论研究和实践验证。 1.3.2捷联惯导性系统初始对准方法 捷联惯导性系统初始对准就是确定捷联矩阵 的初始值。随着控制理论、计算机技术的发展和广泛应用，惯性技术水平不断提高，具体的初始对准方法也是多种多样的。从目前国内外有关资料和相关报导来看[12-14]，按照不同的分类方法，捷联惯导性系统初始对准大致有以下几种分类： 1）按是否利用外观测信息来分，有自主对准与非自主对准。自主对准是利用系统本身的惯性元件，结合系统作用原理，自动进行对准的方法。非自主对准则要靠外部参考进行对准，这一过程要有地面设施的支持，平时费时、费力，战时缺乏有效的机动和灵活性。自主对准加强了惯导系统的自主性、隐蔽性，在现代战争中具有非自主对准不可代替的作用。而在惯导系统中，从其功能的完善性和使用的方便性出发，都要求在定位的同时具有自主定向，即对准的功能。传统的导航，即定位的概念正在被新的综合性定位定向概念所取代。未来的导航系统应当都具有自动对准的能力。因此，自主对准技术以其重要的价值和意义，越来越引起了广泛的重视和研究。但是，从控制理论观点分析，自主对准技术的基本困难是系统不完全可观测。 2）按阶段来分，初始对准有粗对准和精对准两个阶段。粗对准阶段以重力矢量和地球角速率矢量为信息，利用解析方法进行，大约需要一分钟，这样对准的精度为: 方位角在几度以内，两个水平角在 以内。粗对准阶段也可采用传递对准或光学对准的方法。捷联惯导系统精对准是粗对准的继续，这个阶段的主要任务是:在尽可能使“数学平台”趋于水平状态的同时，能自动检测出陀螺的漂移，并精确地估算方位角，为导航计算提供精确的初始条件，以便正常地进行导航工作。 1.4本文的主要研究内容 本文第一章绪论首先介绍了惯性技术以及捷联惯导组初始对准的概述和方法；第二章对捷联惯导性系统初始对准基本原理进行介绍，在导航坐标系下建立捷联惯性系统的误差状态方程；第三章介绍了捷联惯导系统的力学编排以及姿态矩阵的实时算法；第四章介绍了卡尔曼滤波理论，包括离散系统卡尔曼滤波问题，系统状态方程离散化以及滤波稳定性和发散问题；第五章介绍了静基座的初始对准方法，包括静基座的粗对准和利用卡尔曼滤波方程进行对准，并对结果进行了数值仿真。 (责任编辑：qin) |