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初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准算法研究
| 论文题名： | 初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准算法研究 |
| 关键词： | 初始方位信息;快速传递对准;潜航器;多普勒速度辅助;信息辅助;捷联惯性导航 |
| 摘要： | 捷联惯性导航初始对准是潜航器关键技术之一，快速性和精确性是其重要的性能指标，直接影响潜航器自主导航的性能。本文针对多潜航器连续快速布放需求，提出初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准算法，120s内实现快速对准，航向角误差小于0.1°，对准结束后1h纯惯导解算位置误差小于1海里。潜航器惯导系统只在对准初始时刻由移动基准惯导提供准确的方位信息和概略的水平姿态信息，布放入水后以初始时刻水平姿态误差和当前速度误差为滤波状态，以不同辅助信息为观测量，通过卡尔曼滤波进行惯性系下的航行中对准。 论文主要研究工作如下： （1）研究分析了潜航器已有对准算法，主要分为不同辅助条件下潜航器自对准算法和“速度+姿态”匹配传递对准算法，其中自对准算法又分为有回溯情况和无回溯情况。实验表明已有算法存在对准时间长、陀螺精度不高时方位精度低、在提供初始方位信息下仍不能快速收敛等问题，难以满足实际背景意义下快速布放的需求； （2）根据应用需求并考虑快速性、精确度、适用于不同精度器件以及在不同运动条件下实现对准的算法设计目标，提出了初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准算法。推导了多普勒速度信息、GNSS信息辅助下潜航器快速传递对准算法滤波模型和相应的导航解算算法，包括惯导姿态更新、速度更新以及位置更新； （3）针对所提出算法分别进行了初始水平误差角裕度分析、滤波模型可观测度、收敛快速性分析以及不同器件精度条件下算法适用性仿真分析，结果表明该算法能够完成实现算法的设计目标； （4）利用潜航器实测数据分别在多普勒速度辅助、GNSS速度辅助、GNSS位置辅助、GNSS速度位置辅助条件下，对所提潜航器快速传递对准与已有回溯自对准算法进行比较，实验表明快速传递对准能够在短时间内收敛并到达性能指标要求。通过潜航器直线、转弯等不同运动条件下的对准实验，进一步验证了算法的有效性。 |
| 作者： | 张鹭 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 吴文启 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 国防科学技术大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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