重力輔助空間穩(wěn)定型慣導系統(tǒng)技術研究.pdf

1、以靜電陀螺慣導系統(tǒng)為代表的高精度慣導系統(tǒng)已成為水下導航領域的核心技術，為了改善傳統(tǒng)水下導航技術相對落后的現(xiàn)狀，學者們都在積極摸索和探尋更加隱蔽的校正慣導系統(tǒng)的方法。公認較為可行的方法是利用重力場等地球物理環(huán)境信息來輔助慣性導航，這種重力輔助導航系統(tǒng)可以克服原有慣導系統(tǒng)的不足之處，顯著提高水下載體的導航定位精度，從而為潛艇水下航行提供安全保障。
　　重力輔助慣性導航的主要思想是在慣性導航系統(tǒng)的基礎上，利用重力敏感裝置連續(xù)測量載體所處

2、位置的地球重力場特性，利用這些特性修正慣導系統(tǒng)的誤差或限制誤差的增長速度，從而達到延長慣導系統(tǒng)的重調周期的目的。此外，利用艇上實測的重力數(shù)據(jù)與已有的海洋重力基準圖比對，還可以進行重力匹配導航。本文中所作的主要工作和創(chuàng)新點概括如下：
　　1、闡述了空間穩(wěn)定型慣導系統(tǒng)的基本原理，包括坐標系定義及其轉換、地球擾動重力場及慣導系統(tǒng)的力學編排。然后分析了重力輔助導航的基本原理，從重力補償和重力匹配方法兩個角度闡述重力輔助導航的技術內涵，為后

3、續(xù)設計空間穩(wěn)定型慣導系統(tǒng)的重力補償方法和重力匹配方法明確方向。
　　2、從空間穩(wěn)定型慣導系統(tǒng)的重力補償角度分析，首先從理論上分析了重力擾動矢量對各導航參數(shù)的影響，然后介紹了EGM2008重力場模型，重點分析了推估重力擾動矢量的方法，并改進空間穩(wěn)定型慣導系統(tǒng)的力學編排，從而實現(xiàn)對慣導系統(tǒng)的重力補償，最后通過仿真分析了重力補償?shù)男Ч?br>　　3、本文將人工蜂群算法應用到重力匹配導航方法中，隨著群智能算法的發(fā)展，人工蜂群算法等新興群

4、智能算法以其低復雜度和高精度等優(yōu)點有望取代傳統(tǒng)工程技術中的非智能算法。但是與其它群智能算法類似，標準人工蜂群算法本身的搜索機制中仍存在許多缺點，本文從自適應調整搜索步長范圍和轉移概率計算式這兩方面進行改進，進一步提高其搜索性能。最后利用基本測試函數(shù)對比分析算法改進后的效果。
　　4、在改進人工蜂群算法的基礎上，結合重力匹配的應用背景，本文提出了多蜂群局部單點搜索機制，將蜂群按主蜂群和子蜂群的形式進行重新分組，增加蜂群的多樣性，從而

5、拓寬匹配點的搜索范圍。
　　5、考慮到重力匹配導航的多值性，加上重力匹配導航中重力基準圖誤差和重力敏感器的測量誤差，即便人工蜂群算法的搜索精度足夠高，匹配點也容易偏離真實位置。針對這一問題，本文在此基礎上提出雙人工蜂群整體帶約束搜索，引入外部速度信息作為約束條件，對匹配點的搜索在空間距離上進行約束限制。
　　6、為了使真實位置盡量滿足限制條件，距離和重力差的閾值設置不能太小。這樣，即使在外部約束的限制下，仍會出現(xiàn)匹配結果的多