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《哈尔滨工业大学》 2007年
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RVE,AQE误差模型在SINS动基座对准中的应用

陈拯民  
【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。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:V249.322

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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