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机翼变形估计的惯性网络数据融合方法研究

张文礼  
【摘要】: 先进战机需要获得连续、可靠和精确的惯性信息。在战机结构变形尤为严重的环境下,对变形的估计可提高诸如武器系统、瞄准系统等机载子系统的动态对准精度,从而提高系统的整体性能。本文正是以先进战机对惯性导航信息更强的依赖性和更高可靠性需求为背景,研究了用于解决机翼变形问题的惯性网络系统数据融合方法。 本文针对机翼结构挠曲变形环境对惯性网络系统精度的不利影响,系统全面的研究了应用于惯性网络的各种相关技术及数据融合方法。首先,研究了惯性网络的组成,功能及一般设计模式,研究总结了姿态算法并以主节点为参考节点给出了惯性网络的动静态测量模型,建立了机翼挠曲变形模型。 其次,为使惯性网络系统导航精度满足跟踪机翼变形的需求,分析相关主要误差源,并从误差传播机理出发,详细推导了捷联惯导系统的误差传播方程。研究了惯性测量器件、差分GPS、磁航仪和大气数据系统误差并进行建模,仿真研究了GPS姿态测量技术在惯性网络系统中的应用。 再次,基于数据融合理论,研究和总结了战机导航系统多传感器数据融合结构及算法。在此基础上,给出了适于低成本惯性网络的分布式融合算法:主节点处仍采用联邦卡尔曼滤波算法,子节点处将机翼变形列入滤波状态方程借鉴传递对准方法对子节点的弯曲变形进行实时测量。仿真结果表明,惯性网络系统数据融合方法能有效地克服机翼变形造成的不利影响。 最后,搭建了惯性网络仿真系统,仿真研究了对不同等级惯性器件,不同融合周期对惯性网络数据融合效果的影响,该仿真系统按功能模块分别进行设计具有很强的扩展性,为深入研究惯性网络系统提供了基础仿真平台。


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