学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

长航时高精度惯性导航系统重力补偿研究

作　者: 卢鑫
导　师: 胡小平
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 捷联惯导系统 LSC算法 DLI算法 重力扰动 重力模型
分类号: P223
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 101次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


惯导系统的独立性决定了它们可以有效避免信号的干扰,在一些干扰信号强烈的区域,惯性导航有很大的应用前景。惯导精度不仅与陀螺仪和加速度计器件精度有关,更与重力补偿的精度相关。真实重力与模型重力之间存在偏差,此偏差就是重力扰动,重力补偿就是指对重力扰动的补偿。短航时中低精度的惯导系统中,通常都是由重力模型提供的重力代替真实重力。长航时高精度惯导系统中,由于器件精度量级高于重力扰动量级,因此,重力扰动不应该被忽略,需要进行重力补偿。我国对重力补偿的研究起步较晚,现有成果还不能满足高精度惯性导航的要求。本文对惯性导航系统的重力补偿问题开展了研究,重点对比分析了“直接线性插值法”和“最小二乘配置法”两种重力补偿方法。主要研究内容包括:1、介绍了常用的重力模型及重力扰的概念。本文介绍了仿真用到的WGS84模型“重力模型”,以及最小二乘法所使用的统计学倒数距离“重力扰动模型”(RDM);为获得扰动所需的先验数据,以及检验两种重力补偿方法的效果,需首先获取一定区域的重力扰动数据,因此,本文还介绍了一些常用的重力扰动测量方法,并着重对比了“基于模型法”和“直接求差法”两种方法的优劣性。2、针对重力扰动对导航精度的影响进行了研究。根据导航误差模型提取出北向单通道位置误差模型,并以此为基础推导出北向重力扰动与北向位置误差之间的解析关系式,并通过垂线偏差、仿真以及实测数据分析的方法验证了解析式的正确性。3、通过仿真将各向重力扰动对水平方向位置误差的影响做了定量分析。仿真结果表明,北向和东向位置误差随各向重力扰动增长而成比例的增长,但位置误差不会随时间发散,而是在做周期性振荡。垂向重力扰动对水平方向的位置误差较小,可以忽略,但与器件误差造成的影响相比水平方向的重力扰动分量造成的定位误差在高精度惯性导航系统中较大,因此水平方向的重力扰动分量不能忽略。4、针对“最小二乘配置法”和“直接线性插值法”两种补偿方法进行了对比分析。介绍了两种方法的原理,并通过仿真分析对两者的抗噪性能及受重力数据密度的影响程度两个方面进行对比,仿真结果表明:重力扰动数据密度对两种补偿方法有很大影响,数据越密集,补偿效果越好;在噪声量级低于重力扰动量级的情况下,两种补偿效果的抗噪性能均表现优良;在仿真条件下,对比“最小二乘配置法”与“直接线性插值法”,前者对重力扰动的估测更准确。最后通过实测数据的分析验证了仿真结果的正确性。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外现状  13-14
    1.2.2 国内现状  14
  1.3 论文的主要内容、组织结构及主要贡献  14-16
第二章 重力模型及重力扰动  16-29
  2.1 重力模型  16-24
    2.1.1 大地水准面  16
    2.1.2 参考椭球  16-17
    2.1.3 确定性模型  17-22
    2.1.4 统计学模型  22-24
  2.2 重力异常与重力扰动  24-28
    2.2.1 重力异常  24-25
    2.2.2 重力扰动  25-26
    2.2.3 重力扰动与重力异常的关系  26-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章 重力扰动对惯性导航精度的影响  29-49
  3.1 引言  29-30
  3.2 重力扰动的获取  30-36
    3.2.1 重力扰动的测量方法  31-35
    3.2.2 Schwarz 迭代算法原理  35-36
  3.3 重力扰动对定位精度的影响  36-48
    3.3.1 基于单通道位置误差模型分析重力扰动对导航定位精度的影响  36-39
    3.3.2 基于垂线偏差分析重力扰动对导航定位精度的影响  39-42
    3.3.3 基于仿真分析重力扰动对导航定位精度的影响  42-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章 重力补偿方法研究  49-63
  4.1 基于直接线性插值的重力补偿法  49-54
    4.1.1 直接线性插值重力补偿法仿真分析  50-52
    4.1.2 直接线性插值重力补偿法的实验数据分析及结果  52-54
  4.2 基于最小二乘配置法的重力补偿法  54-59
    4.2.1 最小二乘配置法  54-55
    4.2.2 最小二乘配置法与直接线性插值法的比较分析  55-58
    4.2.3 最小二乘配置补偿方法的实验数据分析  58-59
  4.3 重力补偿在导航中的应用  59-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章 结束语  63-65
  5.1 全文总结  63-64
  5.2 工作展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
附录  69-72
  A 标准常量  69
  B 惯性导航常用坐标系  69-72
作者在学期间取得的学术成果  72

相似论文

  1. 机载导弹的传递对准研究,V249.322
  2. 天津港国际物流发展规划研究,F259.27
  3. 车载自主导航系统的研究,U463.6
  4. 基于几何式惯导原理的捷联系统设计研究,TN966
  5. 激光陀螺捷联惯导系统数据采集电路分析与设计,TN966
  6. 基于虚拟仪器技术的捷联惯导系统研究,TP391.9
  7. 惯性基容错组合导航系统设计理论研究,TN966
  8. 航空重力测量理论、方法及应用研究,P223.4
  9. 低成本SINS/GPS组合导航系统研究,TN966
  10. 观测型水下机器人结构及其惯性导航方法研究,TP242
  11. 捷联惯导算法研究及系统仿真,V249.322
  12. 捷联惯导系统姿态算法及误差自动补偿的研究,V249.322
  13. 机载捷联子惯导系统动基座对准技术研究,V249.322
  14. 油气藏潮汐重力勘探研究,P618.130.8
  15. 车载自主定位定向系统研究,U463.6
  16. 无陀螺捷联惯导系统算法研究,TN966
  17. 激光捷联惯导/星光/卫星容错组合导航系统研究,V249.328
  18. 鲁棒滤波在动机座对准中的应用,TN713
  19. 基于八元数的捷联惯导算法研究,V249.322
  20. 基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统关键技术研究,U666.1

中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 物理大地测量、重力测量与地球形状的测定
© 2012 www.xueweilunwen.com