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船用捷联惯导系统粗对准优化方法研究
| 论文题名： | 船用捷联惯导系统粗对准优化方法研究 |
| 关键词： | 船用捷联惯导系统;粗对准优化;IIR滤波器;旋转调制;误差抑制 |
| 摘要： | 惯性导航系统通过惯性器件自主测量，导航计算机积分运算，能确定载体的位置和姿态信息。近年来，捷联惯导系统由于其体积小、成本低且可靠性高的优点成为惯导领域的研究热点。粗对准算法能快速确定一个粗略的初始姿态矩阵，是精对准过程的重要条件。现有的粗对准算法在静基座条件下较为成熟，在摇摆基座和运动基座条件下仍然存在对准精度低，随机性误差大，动态对准性能差等问题。而对准算法的精度将影响整个惯导系统性能的好坏，所以优化粗对准算法的研究就显得至关重要。 本文先对解析式粗对准、二阶调平法粗对准和基于惯性系的粗对准算法这三种传统粗对准方法进行了理论推导和仿真分析，并着重对惯性系粗对准算法从惯性系对准误差源，陀螺常值漂移，加速度计零偏等影响对准性能的几个方面进行了误差分析和仿真验证。同时分析了惯性系粗对准方法的优势和不足，在此基础上，从系泊和运动状态两个方面提出了惯性系粗对准优化方案。 其次，针对现有的系泊状态下的惯性系粗对准存在的问题，进行系泊状态惯性系粗对准优化方法设计。通过对系泊实验数据进行频谱分析，设计IIR滤波器实现对干扰加速度的抑制；提出将姿态矩阵求解转换成基于Wahba问题求解来解决惯性系算法随机性误差大的问题，并分别从仿真和实验两方面对优化算法的有效性进行了验证。同时根据误差分析结果，提出引入旋转调制机构来完成惯性器件误差抑制，提高了系统对准精度，并进行相应的仿真验证了算法的有效性。 最后，针对现有的运动基座条件下的惯性系粗对准算法进行理论推导，通过仿真对其在复杂海况条件下的对准性能进行理论分析，指出现有的算法的在运动基座条件下的对准缺陷。在此基础上，进行运动基座惯性系粗对准优化方法设计，提出基于罗经水平对准的速度平滑算法来实现对外测速度的平滑，设计了基于惯性系的迭代优化算法，最后通过仿真和实验两方面对优化算法的进行了验证。 |
| 作者： | 费再慧 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 程建华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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