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光纤捷联惯导系统传递对准技术研究
| 论文题名： | 光纤捷联惯导系统传递对准技术研究 |
| 关键词： | 捷联惯导;传递对准;时间延迟;杆臂效应;船体变形;卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 传递对准属于动基座对准方式中的一种，它是用处于导航状态的惯导系统的一些导航信息来对校正需要进行初始对准的惯导系统的一种方法。由于其具有对准时间短、对准精度高等特点，目前传递对准已经应用到武器系统中。但是由于传递对准的对准精度受到杆臂效应、挠曲变形和时间延迟等一系列的干扰因素的影响，所以研究这些干扰因素并采取一定的补偿方法对其造成的影响进行补偿是本文研究的重点。 本文的研究对象是捷联惯导系统，对捷联惯导系统的一些基础知识进行了相关的介绍。首先对惯导系统的基本方程-比力方程进行了分析，由于对捷联惯导系统进行相关的研究则必须从其误差来进行分析，然后就建立了相关的误差模型。最后介绍了一下惯导系统中常用的卡尔曼滤波方法，分别对连续型卡尔曼滤波和离散型卡尔曼滤波这两种方式进行了介绍。 针对时间延迟的问题上，首先研究了时间延迟对传递对准的影响，然后采用速度加姿态的匹配方法对时间延时的补偿方法进行了相应的介绍。这里主要介绍了两种方法：一种是在没有考虑挠曲变形的情况下，在卡尔曼滤波器中扩入了延迟时间这个变量。通过对姿态矩阵的实时更新建立了包含误差的数学模型，并对延迟时间、安装误差角等状态变量进行了估计。第二种方法就是考虑挠曲变形的情况下，把延迟时间设定为一个常值。通过对姿态矩阵的实时更新得到了由时间延迟引起的误差项，然后采取方向余弦的方法对该误差项进行了相应的补偿。 在杆臂效应的问题上，首先对杆臂效应原理进行了详细的介绍，然后对杆臂效应会对传递对准带来什么样的影响进行了相应的研究。根据船体变形与否，将杆臂效应分为刚性杆臂和挠性杆臂。针对刚性杆臂补偿的问题上，采用计算补偿的方法进行补偿。该方法是在杆臂长度已知的情况下计算出杆臂效应引起的速度误差，并在卡尔曼滤波模型的速度观测量中减去该误差项，从而达到补偿的效果。在实际过程中，由于挠曲变形的影响，杆臂长度会发生变化，所以针对挠性杆臂效应的补偿问题上，首先推导出实际的杆臂长度与变形角之间的关系，然后在通过建立相应的数学模型进行补偿。 对于船体变形测量的问题上，首先介绍了一些测量方法，由于本文是研究传递对准的，所以这里选择了惯性匹配方法来对船体变形进行了测量。在惯性匹配方法中介绍了迭代法和卡尔曼滤波的方法，但由于迭代法是一种递推的方法，误差会随着时间的推移而进行累加，所以主要用卡尔曼滤波的方法进行了相应的仿真。通过实际数据的仿真来看，卡尔曼滤波的方法可以用来对船体变形进行测量。 |
| 作者： | 刘彬 |
| 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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