基于可觀測性分析的SINS傳遞對準(zhǔn)優(yōu)化方法研究.pdf

1、傳遞對準(zhǔn)是目前最常用的一種快速有效的初始對準(zhǔn)方式，它具有較短的對準(zhǔn)時(shí)間和較高的對準(zhǔn)精度。但是由于在對準(zhǔn)過程中濾波器估計(jì)主子慣導(dǎo)系統(tǒng)之間失準(zhǔn)角的能力受到系統(tǒng)狀態(tài)可觀測性的影響，導(dǎo)致傳遞對準(zhǔn)的精度在某些客觀條件下并沒有達(dá)到理想的要求。本文以系統(tǒng)狀態(tài)的可觀測性分析為基礎(chǔ)，對提高捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對準(zhǔn)精度的優(yōu)化方法展開了深入的研究。
　　首先，論文給出了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)傳遞對準(zhǔn)中用到的基本理論，主要包括：常用的一些坐標(biāo)系的定義；載體姿態(tài)矩陣的即

2、時(shí)更新算法；傳遞對準(zhǔn)中兩種常見匹配算法濾波模型；離散卡爾曼濾波的基本遞推方程。
　　其次，對分析可觀測性和可觀測度的方法進(jìn)行了討論。介紹了幾種常用的方法，包括有向圖法、Кузовков可觀測度法、誤差協(xié)方差特征值法、可觀測性矩陣特征值法，并對各自的特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，得出它們的局限性和適用范圍。之后重點(diǎn)討論了利用奇異值分解法來確定系統(tǒng)狀態(tài)可觀測度的原理及其具體實(shí)現(xiàn)過程，并在具體的對準(zhǔn)背景下有效的驗(yàn)證了奇異值分解法在傳遞對準(zhǔn)中分析系統(tǒng)狀

3、態(tài)可觀測度方面的正確性。
　　再次，針對艦船在海上進(jìn)行對準(zhǔn)的機(jī)動特點(diǎn)，在建立傳遞對準(zhǔn)的速度匹配和速度加姿態(tài)匹配方法濾波模型的基礎(chǔ)上，利用奇異值分解法分析了兩種匹配方法在不同機(jī)動方式下系統(tǒng)的可觀測度，并對不同機(jī)動方式下的濾波估計(jì)效果進(jìn)行了仿真分析，有效的驗(yàn)證了對準(zhǔn)過程中系統(tǒng)狀態(tài)的可觀測性和可觀測度與對準(zhǔn)的結(jié)果之間存在的內(nèi)在聯(lián)系。從而結(jié)合系統(tǒng)狀態(tài)的可觀測度的實(shí)際情況，給出了在特定機(jī)動狀態(tài)下的具有較好對準(zhǔn)效果的最佳匹配算法。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果表明在靜止或低機(jī)動狀態(tài)下，選擇速度匹配進(jìn)行對準(zhǔn)效果最好，而在有搖擺的時(shí)候，應(yīng)該盡量選擇速度加姿態(tài)匹配算法。
　　最后，對提高對準(zhǔn)精度的傳遞對準(zhǔn)優(yōu)化方法進(jìn)行了深入的研究。在已知系統(tǒng)狀態(tài)可觀測度的基礎(chǔ)上，給出了降維濾波器設(shè)計(jì)方法，并對傳遞對準(zhǔn)全維和降維濾波模型進(jìn)行仿真分析，利用仿真的結(jié)果有效的驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的降維濾波器的合理性。而后，又給出一種基于狀態(tài)分組的卡爾曼濾波改進(jìn)方法，根據(jù)可觀測度對常規(guī)卡爾曼進(jìn)行濾波增益衰減，旨在解決由于系統(tǒng)