慣性-重力信息融合技術研究.pdf

1、本文給出了一種利用重力信息來校準慣性導航系統(tǒng)的方法。它根據重力實測數(shù)據和重力圖數(shù)據,按一定的算法作相關分析,進行重力圖匹配,得到最佳的位置,然后利用位置誤差作為觀測量進行卡爾曼濾波,得到其它運動參數(shù)的最優(yōu)估計,從而對慣性導航系統(tǒng)的導航狀態(tài)做出修正,得到最優(yōu)導航狀態(tài)。具體研究內容如下：
　　 ⑴闡述了重力場模型與慣性導航的關系?；谥亓鰯?shù)學模型可以區(qū)分載體運動的慣性加速度和重力加速度,準確地得到載體的真實加速度,從而可精確地構建

2、重力方程式。參考橢球描述的重力場,對于一般的導航系統(tǒng)其精度是足夠的,但是,對于高精度導航系統(tǒng)則需要精細重力場模型,球面調和重力勢能構成的具有分米級精度的全球重力場模型EGM96能夠滿足高精度導航系統(tǒng)的需求。本文基于拉普拉斯方程簡單地推導了球面調和模型的數(shù)學表達式和重力異常的球諧展式,并在此基礎上給出了當前重力場模型及其分類,計算并繪制中國局部重力場。
　　 ⑵在前述重力場模型的基礎上,詳細推導地心慣性坐標系、地心地球固連坐標系、

3、當?shù)卮蟮卮咕€坐標系等導航坐標系的狀態(tài)空間表達式,然后具體推導了固定指北方位平臺慣性導航系統(tǒng)的導航方程和誤差方程,并利用MATLAB平臺的Simulink作動態(tài)系統(tǒng)仿真研究給出了仿真結果。
　　 ⑶基于相關極值導航系統(tǒng)理論的重力匹配算法研究。首先用雙線性插值法來提高已有數(shù)字重力異常圖的分辨率和精度,得到機載數(shù)字重力異常圖數(shù)據庫。在匹配過程中,按導航儀表顯示位置查表得到載體先驗位置的重力異常值,再根據重力儀的測量值利用相關極值法搜索

4、載體的真實位置。
　　 ⑷研究了數(shù)字重力異常圖的分辨率和精度對重力匹配的影響。鑒于已有數(shù)字重力異常數(shù)據庫分辨率和精度不高,提出了雙線性插值法來提高重力異常圖的分辨率和精度,仿真結果表明,在一定范圍內,重力匹配位置的精度隨數(shù)字重力異常圖分辨率和精度的提高而提高。
　　 ⑸以固定指北方位平臺慣導系統(tǒng)進行系統(tǒng)仿真。在前面分析的基礎上,建立固定指北方位平臺慣導/重力匹配組合導航系統(tǒng)的數(shù)學模型,分析系統(tǒng)的誤差來源,列出了比較全面的