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原文传递船用捷联式惯性天文导航误差分析与算法仿真

论文题名：	船用捷联式惯性天文导航误差分析与算法仿真
关键词：	星敏感器;无源对准;组合导航;传递对准;无陀螺惯导系统;天文导航定位技术
摘要：	在信息化战争中,精确制导武器的缺陷逐步被暴露出来,当武器系统处于大气层外部时,由于空气稀薄,折射率低,适合于星敏感器进行高精度的测量,使得天文导航定位技术取代全球卫星定位系统成为了可能,因此各国开始加大对天文导航技术研究的投入,各种天文导航技术先后被应用在航空和航天领域,并取得了成功;天文导航技术虽然起源于航海,但近地天文导航技术发展相对滞后,本课题针对这一现象,着重对近地天文导航技术进行了深入细致的研究。　　本文首先设计了一种以平台惯导系统为基础的天文导航方法,利用安装在平台惯导上的星敏感器实时的观测太空中固定的某些星体来完成导航定位的任务,由于惯导平台存在各种误差源,因此该方法的导航精度直接受平台惯导系统精度的影响;在此基础上,为了取代全球卫星定位系统对各类近地武器系统初始信息的制约,提出了一种海上对准方案,在该方案中主要介绍了粗对准和当地地理位置信息的计算方法; 　　其次,为了提高船舶在复杂环境中的生存能力,设计了一种星敏感器/捷联惯导组合导航算法,该导航算法是一种备用的导航方法,在不影响任何导航设备工作的情况下,将各个传感器输出数据进行融合处理,不但自身可以提供导航定位数据,而且也可以对惯导系统进行校正,以便提高惯导系统的导航精度,该组合算法导航精度受星敏感器、捷联惯导系统中两个水平失准角的影响,方位失准角在该导航算法中不起到任何作用,星敏感器的误差只会使导航精度降低,并不会影响其导航数据的振荡形式; 　　惯导系统中的器件误差,尤其是陀螺漂移对惯导系统导航精度影响最为重要,为了使导航系统能够长时间、高精度的工作,设计了一种基于星敏感器的传递对准技术来对漂移进行估计补偿,该方法是利用“速度+姿态”匹配的组合方案,姿态信息由星敏感器和捷联惯导系统共同提供,速度信息完全由捷联惯导系统来提供,该方案的建模仿真结果表明,陀螺漂移和加速度计零偏可以在相对较短的时间内完全被估计出来,并且随着时间的增加精度有显著的提高; 　　惯导系统作为一种自主性的导航系统已经被应用的越来越广泛,惯导系统中的速度误差、纬度误差及失准角误差都是处在闭环的回路中,而经度误差是处于开环的状态,这就导致了惯导系统的导航精度受时间的影响极大,为了克服惯导系统中经度误差发散的这一现象,同时也是为了克服陀螺仪产生的固有误差,设计了一种无陀螺惯导系统的导航方法,该方法中不存在惯性器件陀螺仪,可以使导航系统中的经度误差、纬度误差及速度误差构成闭合回路,无陀螺惯导系统导航系统是利用星敏感器和三个加速度计相互正交组合构成的系统,利用该算法建模仿真结果表明,导航精度受星敏感器误差和初始位置信息误差影响及加速度计零偏的影响,但导航精度不会随着时间的发散而发散,只会呈现周期性的振荡,振荡周期主要为舒勒周期,该导航方法完全可以使一些设备完成高精度、长时间导航任务。
作者：	付建楠
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：	2011
正文语种：	中文