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舰载机惯导系统的动基座对准技术研究

夏家和  
【摘要】:初始对准是捷联惯导系统的一项关键技术,在很大程度上决定了系统的工作精度和快速反应能力。舰载机惯导系统对对准精度、对准时间的要求及其所处的复杂环境使得舰载机的动基座对准问题变得比较困难。因此动基座对准作为舰载机的一项关键技术得到学者的广泛关注,成为近年来的一个研究热点。论文研究的主要内容是舰载机的动基座传递对准技术及其相关问题。 舰载机的动基座对准问题一般采用传递对准的方式来完成。传递对准即当舰船处于航行或系泊状态时,舰载机惯导系统(称为子惯导或待对准惯导系统)利用舰船惯导系统(称为主惯导或参考惯导系统)的信息进行初始对准的方法。论文的主要内容有: 1) 简单介绍了捷联惯导系统的工作原理、误差方程和捷联解算算法;阐述了传递对准的基本理论和传递对准过程中所涉及到的一些问题,重点对传递对准几种常用匹配方法进行了研究。 2) 论文用Matlab语言设计了一个相对较完善的传递对准仿真环境对准算法的性能和有效性进行评估。论文用所设计的仿真环境对相关对准算法进行了仿真,仿真结果表明速度加姿态匹配是目前比较理想的匹配方法。针对甲板弹性变形建模困难而其对传递对准性能影响又很大的问题,论文探讨了H_∞滤波算法在传递对准中的应用。仿真结果表明,不对甲板弹性变形建模时H_∞滤波比卡尔曼滤波对准精度要高。 3) 考虑到舰载机可能存在大方位失准角,论文对舰载机大方位失准角下的非线性对准方法进行了研究。仿真结果验证了非线性对准模型的正确性,结果还可看出UKF滤波比EKF滤波对准精度略高,且UKF实现起来更方便,因此UKF是非线性对准比较理想的滤波算法。 4) 论文对主惯导系统速度、姿态误差对传递对准的影响作了仿真分析,结果显示舰船主惯导系统的导航参数误差对传递对准的影响很大。论文给出了MINS/SINS对准模型,仿真结果显示和不考虑主惯导系统误差时的对准结果比较精度改善十分有限。论文最后简单介绍了如何采用与GPS组合,通过一种组合式对准的方法来提高对准精度,仿真结果验证了方案的可行性。


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