学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

RVE，AQE误差模型在SINS动基座对准中的应用

作　者: 陈拯民
导　师: 黄显林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 捷联惯导系统 初始对准 动基座 REV AQE 可观测性 UKF
分类号: V249.322
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 168次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


初始对准是惯性导航系统的关键技术之一,它的精度直接影响惯导系统的导航性能,惯性导航系统的初始对准一般采用自对准方案,即利用惯性导航系统本身的加速度计和陀螺仪测量重力加速度和地球自转角速度进行自主式对准,由于系统中存在有各种随机因素,初始对准的精度和对准时间之间存在着矛盾,对准精度越高所需时间也越长。本文利用四元数姿态误差模型,推导出精确的旋转矢量非线性姿态误差模型,并利用一系列关系式揭示了旋转矢量、四元数、姿态余弦阵之间的内在联系。根据旋转矢量非线性姿态误差模型和线性速度误差模型,建立了非线性动基座对准模型。然后将无轨迹卡尔曼滤波器UKF应用到非线性模型对准仿真中,进而提出了旋转矢量的归一化问题,并利用四元数归一法将其解决。最后仿真结果表明,在线性模型对准中,模型误差带来的影响占主导地位;而对于精确非线性模型,传感器偏移和噪声占主导地位。同时说明了旋转矢量误差模型对准相对于传统线性模型对准在稳态精度、大失准角范围、收敛时间等方面占有绝对的优势。本文主要针对车载捷联惯导系统快速性反应这一要求,研究了车辆动机座初始对准方法的问题。由于惯导初始对准对于惯导系统的精度以及启动准备时间有着直接的关系,所以一直被看作惯导系统最重要的关键技术之一,从而成为研究热点。本文主要进行捷联惯导系统的初始对准算法研究。文中的具体研究工作主要包括以下几方面:(1)建立运动状态下捷联惯导系统初始对准的多种数学模型:AQE(加性四元数误差模型)、RVE(旋转矢量误差模型)、以及Ψ角姿态误差模型。(2)阐明了两种滤波算法: H_∞鲁棒滤波、UKF采样率波。(3)对捷联惯导系统的可观测性进行分析,对于地面静基座对准,可近似地看作定常系统进行可观测性分析。对于运动的条件下捷联惯导系统的初始对准,引入分段线性定常系统可观测性分析理论与方法进行可观测性分析。(4)将Ψ角误差模型、AQE、RVE误差模型分别应用到动基座对准当中,对比结果显示非线性模型RVE有着更好的收敛性和对准精度。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-20
  1.1 课题背景及意义  11-12
  1.2 惯性导航系统简介  12-14
    1.2.1 初始对准的简介及分类  12-14
    1.2.2 初始对准的要求  14
  1.3 惯导系统的关键技术  14-15
  1.4 相关领域的国内外研究现状及分析  15-19
    1.4.1 惯导系统误差模型及算法现状及分析  16
    1.4.2 状态估值方法和可观测性现状及分析  16-18
    1.4.3 传递对准现状及分析  18
    1.4.4 GPS信息辅助惯导系统初始对准的研究现状及分析  18-19
  1.5 本文研究的主要内容  19-20
第2章 SINS误差模型的建立  20-38
  2.1 引言  20
  2.2 坐标系定义及其转换关系  20-24
    2.2.1 常用坐标系定义  20-22
    2.2.2 常用坐标转换  22-24
  2.3 捷联矩阵更新算法  24-30
    2.3.1 捷联矩阵的定义  24-25
    2.3.2 由捷联矩阵确定姿态角  25-27
    2.3.3 四元数表示法  27-28
    2.3.4 四元数更新法  28-29
    2.3.5 四元数的归一化  29-30
  2.4 惯导系统误差方程的建立  30-37
    2.4.1 线性误差模型  30-33
    2.4.2 非线性误差模型的推导及其等价性  33-36
    2.4.3 非线性RVE对准模型  36-37
    2.4.4 非线性AQE对准模型  37
  2.5 本章小结  37-38
第3章 初始对准中的滤波器  38-45
  3.1 引言  38
  3.2 H_∞滤波原理  38-41
    3.2.1 H_∞滤波方法  38
    3.2.2 H_∞滤波方程  38-41
  3.3 SINS初始对准的H_∞滤波算法  41-42
  3.4 采样卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter)  42-44
    3.4.1 UKF滤波原理  42-43
    3.4.2 UKF滤波算法  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章 SINS初始对准的可观测性分析  45-52
  4.1 引言  45
  4.2 SINS动基座对准可观测性分析  45-51
    4.2.1 PWCS可观测性分析理论  45-48
    4.2.2 SINS动基座对准的可观测性分析  48-50
    4.2.3 SINS动基座对准的可观测性分析结果  50-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章 SINS动基座对准算法研究与仿真  52-72
  5.1 SINS动基座对准仿真方案及参数的选取  52-54
    5.1.1 动基座对准仿真方案  52-53
    5.1.2 动基座对准参数选取  53-54
  5.2 直线运动SINS动基座对准  54-63
    5.2.1 车辆在匀速直航情况下SINS的动基座对准及仿真结果  55-59
    5.2.2 车辆在变速直航情况下SINS的动基座对准及仿真结果  59-63
    5.2.3 仿真结论  63
  5.3 变向运动SINS动基座对准  63-70
    5.3.1 车辆在圆周运动情况下动基座对准研究  64-67
    5.3.2 车辆在S机动情况下动基座对准研究  67-70
  5.4 对准仿真分析  70-71
  5.5 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-78
致谢  78

相似论文

  1. 行星际间飞行的自主导航方法研究,V448.224
  2. 机载导弹的传递对准研究,V249.322
  3. 捷联成像导引头视线角速率估计方法研究,TJ765
  4. 多传感器网络数据融合技术的研究,TN929.5;TP202
  5. 高动态SINS导航解算算法及其并行化研究,TN966
  6. GPS/INS紧组合对准技术研究,V474.25
  7. 基于切向运动测距定位技术研究,TN95
  8. 再入弹道目标跟踪与质阻比识别方法研究,TJ761.3
  9. 机载捷联子惯导系统动基座对准技术研究,V249.322
  10. cdma2000 1x EV-DO Rev.A前向分组调度算法研究,TN929.533
  11. 卫星导航数据优化处理技术研究,TN967.1
  12. 非线性滤波算法研究及其在卫星高精度定轨中的应用,TN713
  13. 卫星姿态确定的非线性滤波方法研究,V448.2
  14. 粒子滤波方法在SINS初始对准中的应用研究,V249.322
  15. 一种基于UKF的地球卫星自主导航算法研究,TP301.6
  16. MIMO-OFDM系统中信道估计和载波频偏估计技术的研究,TN913.6
  17. 自寻的子弹低成本SINS/GPS组合导航研究及DSP实现,V249.328
  18. 月面起飞初始对准及惯性器件标定技术研究,V448.2
  19. 空间机动飞行器捷联惯导传递对准技术研究,V249.322
  20. 捷联惯导系统动基座和大失准角初始对准的研究,V249.322
  21. 交会对接仿真平台中基于iGPS与CCD的组合导航,TN967.2

中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航 > 导航 > 导航系统 > 惯性导航系统
© 2012 www.xueweilunwen.com