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船用捷联式惯导系统在线标定方法研究
| 论文题名： | 船用捷联式惯导系统在线标定方法研究 |
| 关键词： | 船用惯性导航系统;在线标定;Kalman滤波;误差标定;可观测性 |
| 摘要： | 本论文主要为船用的捷联式惯性系统的在线标定方法的研究。随着时间的推移，捷联惯性系统中的电子元器件会在一定程度上发生老化，磨损等情况。同时，捷联惯性导航系统在工作状态中，惯性敏感元件直接承受船体振动、冲击及温度波动等环境影响，从而在使用一段时间之后导致导航的精度降低，从而必须对惯性系统装置进行标定。 传统的标定方法是每隔一断时间后将惯性器件从运载体上拆卸下来，并重新安装在实验室转台上进行实验室标定，由于设备的使用地点和标定地点的地区跨度较大，给实际使用和维护带来很大不便，并造成大量的人力物力的浪费。为了改善这种状况，有效的提高系统的输出精度，并且延长标定的周期，提出了利用GPS外测信息和舰船自身机动，运用Kalman滤波对捷联惯导系统相关误差项进行标定的在线标定方法。这种标定方法不需要大型的转台作为依托，避免了传统标定方法对转台的依赖。本论文主要包括以下内容： 首先，给出了捷联惯性系统在线标定的研究方法原理，根据惯性导航系统的基本原理给出了系统的比力方程和捷联矩阵微分方程，分析了惯性导航系统的主要误差源，以及捷联惯性系统的程序公式，包括姿态矩阵的推导与计算、经纬度的推导计算、速度推导计算等公式，同时也给出了捷联惯性系统在线标定的误差模型，给出了加速度计偏置和陀螺零偏对系统的影响。从仿真结果中可以得出加速度计和陀螺仪的相关误差项会对系统的导航精度产生很大的影响，并且随着时间的积累误差将会变大。 其次，介绍了捷联惯导系统在线标定的可观测性的问题，然后详细介绍了PWCS可观测性的分析理论和方法，分析了系统误差的激励方式，依据不同误差的激励方式设计了捷联惯导系统在线标定的三种标定路径，介绍了线性时变系统的PWCS可观测性理论分析，并按照该理论所得出的结论对捷联惯性系统标定中的误差参数在不同标定路径下进行了观测性分析，并设计了轨迹发生器，采用Kalman滤波对不同路径下的误差参数进行了仿真分析。结果表明，该在线标定理论上可行，具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 李开 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 高伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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