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海洋重力辅助激光陀螺姿态测量算法研究
| 论文题名： | 海洋重力辅助激光陀螺姿态测量算法研究 |
| 关键词： | 航天测量船;激光陀螺;姿态测量;重力地图;重力扰动;容积卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 以激光陀螺为核心元器件的高精度惯性姿态测量系统具有可靠性高、自主性强的优点，但系统误差随时间积累，长航时测量精度难以保持。为解决该问题，本文开展了重力辅助激光陀螺姿态测量算法研究，利用无源重力信息校正系统积累误差。论文的主要工作如下： 1.重力地图局部精化方法研究。对用于重力地图的几种常用的插值方法数学原理进行了介绍；以此为基础，以1'×1重力地图为背景，选择重力异常缓变和剧烈变化区域对插值方法进行了精度验证。精度验证结果表明，二阶加权孔斯曲面重力异常模型较双线性插值、移动曲面拟合和谢别德方法具有更高的插值精度。 2.重力扰动引起的激光陀螺姿态测量系统误差分析。根据姿态测量系统更新方程，得到了垂直通道屏蔽下重力异常引入的系统误差可以忽略的结论；从准静态条件下系统误差传播方程出发，推导了水平重力扰动引入的系统误差解析表达式；以全球重力扰动数据库为背景，仿真分析了航迹上重力扰动产生的系统误差，在高精度应用领域必须对重力扰动进行补偿。 3.重力辅助惯性姿态测量算法研究。在深入分析重力辅助惯性姿态测量原理的基础上，针对重力异常与位置之间的非线性关系，选用容积卡尔曼滤波算法作为信息融合算法并进行了仿真分析。仿真结果表明：容积卡尔曼滤波较无迹卡尔曼滤波在重力辅助惯性姿态测量问题上具有更高的滤波精度，且算法对初始位置误差不敏感、在较大观测噪声条件下仍能实现系统测量精度的提高；对重力扰动直接补偿和不补偿情况下重力辅助惯性姿态测量系统精度进行了仿真分析，得到了直接补偿重力扰动后系统姿态精度有明显提升的结论。采用海上实际船测数据开展了半实物仿真研究，对重力辅助惯性测量算法进行进一步验证。 |
| 作者： | 熊浩 |
| 专业： | 光学工程 |
| 导师： | 王省书 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 国防科学技术大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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