艦船捷聯(lián)慣導系統(tǒng)粗對準方法研究.pdf

1、慣性導航系統(tǒng)在工作時可以完全依靠自身慣性元器件的輸出及導航計算機的解算確定當前運載體的位置和姿態(tài)信息,不受外界環(huán)境的干擾且具有隱蔽性,更適用于戰(zhàn)場環(huán)境及惡劣的氣候條件。近些年,由于捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)體積小、成本低,且對準精度高因而成為慣導領域的研究熱點。本文以艦船的捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)為工程背景,對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準的粗對準階段進行研究。由于慣導系統(tǒng)的獨立解算特性會導致系統(tǒng)具有誤差累積的弱點,因而優(yōu)化初始對準的方法對于提高整個系統(tǒng)精度具有重要

2、的理論和應用價值。
　　本文首先簡要介紹了課題的相關背景,之后著重介紹了捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)。給出了慣導系統(tǒng)的基本方程,并據(jù)此搭建了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的原理框圖。姿態(tài)更新算法是捷聯(lián)解算的重要部分,因而本文詳盡推導了姿態(tài)更新的優(yōu)化三子樣算法。捷聯(lián)慣導的誤差來源及方程也一并給出,對后文的仿真比較有指導性的意義。
　　以艦船捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的初始對準過程為研究對象,對比分析了解析式粗對準方法、水平二階調平+方位估算粗對準方法以及基于姿態(tài)矩陣的慣性

3、系粗對準方法。推導了三種粗對準方法的原理方程,并在靜基座及具有橫蕩、縱蕩、垂蕩以及高頻干擾的搖擺基座上進行仿真,模擬艦船處于系泊情況下的初始對準過程。
　　由于四元數(shù)作為姿態(tài)描述參數(shù)會比歐拉角具有更新方程簡單,計算運行速度快的優(yōu)點,所以本文重點推導了基于四元數(shù)的慣性系對準方法,并采用Wahba函數(shù)求取具有最小二乘意義的最優(yōu)解。分析了慣性系系泊對準的誤差,給出了姿態(tài)誤差的協(xié)方差公式。并在基于四元數(shù)的慣性系系泊對準的基礎上,探討了算法