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捷联惯性测量装置参数辨识及有效性验证
| 论文题名： | 捷联惯性测量装置参数辨识及有效性验证 |
| 关键词： | 捷联惯性测量装置;参数辨识;误差模型;卡尔曼滤波器;姿态更新;有效性 |
| 摘要： | 捷联惯性测量装置在现代国防工业中的地位日益重要,且直接关系导航领域的发展。受现代工艺和科技水平影响,其工作状态下始终存在各种各样的确定性误差和随机误差,并且影响到其工作状态下的精度。因此,如何最大程度的减小惯性器件的误差就成为惯性导航领域研究的主要方向和重点。 本文首先介绍了惯性测量单元的研究现状及国内外的发展趋势,深入了解了惯性测试的理论基础,针对光纤陀螺仪的和石英加速度计的工作原理、主要性能指标和误差来源等做了分析总结。详细介绍了最常用的平台惯性导航系统的工作原理、优缺点和应用场合并与捷联惯性导航系统进行了详细的对比。 在分析了误差来源的基础上建立了惯性器件的误差模型,并分别为其设计了位置实验,速率实验和零位实验。利用实验室三轴转台上采集了其相关数据,利用Matlab强大的数据处理功能得到了惯性器件的标度因数,安装误差角和零位误差等相关性能指标;在此过程中还详细了解到转台标定过程中需要注意的实验事项和难点。针对随机误差的补偿需要掌握其规律而需要多次实验总结,通过Allan方差分析法得到惯性器件随机误差的输出曲线。 在导航解算过程中详细的推导了惯导系统的基本方程、姿态更新算法和速度更新算法。充分理解解算原理并对比了各算法解算过程中的优缺点,选择合适的算法,设计了卡尔曼滤波器,利用Matlab编写了IMU输出解算程序。 完成上述工作后,根据标定实验所得误差模型参数进行补偿,主要包括软件仿真和定点导航验证。软件仿真从程序解算出发,给定固定的误差值,观测其误差输出来对比确定对导航解算影响程度大小;而定点导航验证针对最后的静态验证实验解算的位置,姿态(横摇角,纵摇角,航向)及误差,针对补偿前后惯性装置的工作精度做了深入比较后发现了确定性误差补偿的有效性。 |
| 作者： | 焦斌 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 李光春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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