捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)及MSINS-GPS組合導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、MSINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有很大的軍事、民用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，而其初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)又對(duì)其應(yīng)用有著重要影響，本文針對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)及MSINS/GPS組合導(dǎo)航技術(shù)、分布式導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)等問題開展了較為深入地研究，所作的主要工作可歸納為如下幾個(gè)方面： 1)介紹了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)解算，速度、位置更新方法。對(duì)姿態(tài)計(jì)算中的圓錐補(bǔ)償進(jìn)行了深入研究，在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了新的通用圓錐補(bǔ)償形式，推導(dǎo)出了圓錐補(bǔ)償算法

2、的補(bǔ)償系數(shù)，分析了圓錐補(bǔ)償?shù)恼`差，并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真，得到了一些有意義的結(jié)論和規(guī)律。確定了本文MSINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)最終采用的姿態(tài)算法。 2)介紹了Kalrnan濾波原理、公式，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差模型，建立了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)的狀態(tài)方程與量測(cè)方程。針對(duì)Kalman濾波器的缺點(diǎn)引入了一種衰減記憶自適應(yīng)Kalman濾波算法并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，將之應(yīng)用于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)過程中，并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析，取得了較好的估計(jì)效果。

3、 3)在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)計(jì)算參數(shù)匹配和測(cè)量參數(shù)匹配方法相結(jié)合的速度加姿態(tài)角組合匹配傳遞對(duì)準(zhǔn)的原理進(jìn)行了研究，給出了該傳遞對(duì)準(zhǔn)模型的詳細(xì)推導(dǎo)過程，并采用由軌跡發(fā)生器輸出的一種簡(jiǎn)單的運(yùn)行軌跡，對(duì)該傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波器進(jìn)行仿真，結(jié)果表明該傳遞對(duì)準(zhǔn)方法速度快，實(shí)用性強(qiáng)。 4)針對(duì)Kalman濾波器的缺點(diǎn)和用于快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的卡爾曼濾波器階數(shù)很高的問題，提出了一種適用于快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的自適應(yīng)聯(lián)邦H<,∞>濾波算法，并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真，結(jié)果

4、表明該算法可以降低系統(tǒng)噪聲不確定性的影響，提高濾波精度，并大大減小計(jì)算量。 5)研究了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)可觀測(cè)性與可觀測(cè)度分析方法。介紹了PWCS可觀測(cè)性分析理論，依據(jù)系統(tǒng)矩陣的奇異值確定狀態(tài)可觀測(cè)度的分析方法和基于譜條件數(shù)的系統(tǒng)狀態(tài)可觀測(cè)度分析方法并使用后者對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了可觀測(cè)性分析，驗(yàn)證了第四章得到的一些結(jié)論。 6)以DSP為核心設(shè)計(jì)了MSINS/GPS分布式控制組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了軟、硬件調(diào)試。采用浮點(diǎn)放大器和CP

5、LD實(shí)現(xiàn)了MIMIJ的高速、高精度數(shù)據(jù)采集；采用單片機(jī)控制接收、判斷和校驗(yàn)GPS—OEM板異步串口輸出的報(bào)文；各處理器之間通過雙端口RAM共享數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了分布式控制。系統(tǒng)與主機(jī)的通信采用RS-232/485/422多協(xié)議串口。 7)深入研究了MSINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)、靜基座自對(duì)準(zhǔn)方法，并提出了一種改進(jìn)的沒有任何外界信息，只利用陀螺輸出信號(hào)進(jìn)行載體橫滾角估計(jì)的方法，通過仿真分析證實(shí)該方法是有效的，具有十分重要的實(shí)際應(yīng)用