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船用光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究
| 论文题名： | 船用光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究 |
| 关键词： | 船用光纤陀螺;捷联惯导系统;初始对准技术;误差模型 |
| 摘要： | 捷联惯导系统具有体积小、易安装、维修方便等一系列优点,成为惯导系统的主要发展方向。随着光纤陀螺技术的发展,船用光纤陀螺捷联惯导系统发展迅速。初始对准误差直接关系到导航系统的导航精度,因此,初始对准的研究尤为迫切。本文针对船用光纤陀螺捷联惯导系统的特点,对捷联惯导系统的初始对准进行仿真研究。主要内容包括: 介绍了捷联惯导系统的基本理论,包括捷联惯导系统的常用坐标系,陀螺和加速度计的误差模型,捷联惯导系统的速度误差方程、位置误差方程和姿态误差方程。阐述了卡尔曼滤波的原理,推导了卡尔曼滤波递推方程。分析了惯导系统的粗对准和精对准的基本原理。为后面的仿真研究做好理论基础。 研究了罗经法对准的基本原理和方图,建立了罗经法对准的误差方程。在同等条件下,分别采用罗经法和卡尔曼滤波法进行仿真,对仿真结果进行对比分析。从理论角度,推导了基于反馈控制的罗经法对准和卡尔曼滤波法的稳态误差公式。分析了稳态误差,指出罗经法对准稳态误差会随着控制参数的不同而变化。根据一组实测数据,采用罗经法对准进行了仿真验证,对准的效果较好。 针对舰船的传递对准技术条件复杂特点,研究了杆臂效应和挠曲变形误差,建立了主惯导和子惯导之间的速度和姿态误差方程。分析了杆臂效应误差补偿算法,采用二阶马尔科夫模型逼近挠曲误差。分别研究了速度匹配对准,姿态匹配对准和姿态加速度匹配对准的滤波模型。建立误差模型,设置不同参数模拟三种不同的海上状况,然后,采用姿态加速度的匹配对准方法进行了仿真对比研究。采用卡尔曼滤波方法,完成了传递对准仿真,并对仿真结果进行了对比分析。 论文研究了适用于大失准角条件下的非线性误差模型和滤波算法,建立了大失准角下的加性四元数的姿态误差方程和速度误差方程。针对非线性系统误差方程,对扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波进行了对比研究。同等条件下,通过设置三组不同的初始失准角,分别采用EKF和UKF仿真,比较两种滤波算法对仿真结果的影响。 |
| 作者： | 徐锐 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 凌明祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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