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惯性导航系统动基座传递对准误差分析及对准方法研究
| 论文题名： | 惯性导航系统动基座传递对准误差分析及对准方法研究 |
| 关键词： | 惯性导航系统;动基座传递;对准过程;误差分析;舰船挠曲变形;Kalman滤波 |
| 摘要： | 由于惯性导航系统具有完全自主性、隐蔽性的突出优点,是现代综合导航系统中的不可或缺的关键导航系统。惯性导航系统的初始对准是其建立导航能力的基础。在动基座条件下,惯性导航系统初始对准一般采取引入外部高精度导航系统信息的传递对准方式。传递对准过程中由于各种误差因素影响,粗对准过程中子惯导建立的姿态阵存在较大误差。如采用传统“速度+姿态”参数匹配方法,在精对准过程中,由于舰船不能在水平方向产生大的加速度,航向对准时间较长,对准精度较差。同时,由于舰船长周期(频率小于0.1 Hz)运动难以分解,舰船挠曲变形量难以确定等因素的影响,在舰船平台的传递对准是惯性导航技术中的热点问题。 本文对舰船平台上的动基座传递对准技术进行了研究,首先建立了地球基本几何模型,确定了惯性导航的基础参数、坐标关系和基本方程。分析了传递对准过程中子惯导惯性测量单元(IMU)误差、对准初始信息误差和计算误差三类误差因素,建立了误差模型,利用Matlab/Simulink仿真研究分析杆臂误差给传递对准带来的影响。通过仿真分析可知:1)在杆臂误差较大时,无法完成传递对准;2)对准精度与杆臂误差密切相关,杆臂误差越小,对准精度越高3)杆臂误差小于0.1m时,杆臂误差给传递对准精度造成的影响下降到一个较低水平,基本可以满足动基座传递对准的要求。 本文建立了动基座传递对准误差方程,并使用“速度+姿态”以及“方位角+速度”参数匹配方法建立动基座对准状态方程和Kalman滤波器量测。本文提出了引入方位角的传递对准方法,分别在粗对准结果中和精对准过程中引入方位角信息。通过在典型海况条件下的对准仿真可知:在粗对准结果中引入小于1°的方位角信息,以及在精对准过程中引入等效常值零偏为0.5°,随机游走系数为0.1(°)? s的方位角信息均可以完成在舰船平台的传递对准,验证了上述两种方法的可行性,确定了引入方位角的精度要求。 本文建立的动基座传递对准误差模型简洁、实用,较为准确的反映了各类误差因素。本文提出的引入方位角的动基座传递对准方法,可为舰船平台上的传递对准提供参考。 |
| 作者： | 钟兴军 |
| 专业： | 控制工程与科学 |
| 导师： | 范启富 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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