捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)初始對準方法研究.pdf

1、初始對準是捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)關鍵技術之一。初始對準精度直接影響捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的工作精度，初始對準時間也是反映武器系統(tǒng)快速反應能力的重要戰(zhàn)術指標?？柭鼮V波器在捷聯(lián)式初始對準的實現(xiàn)中有著卓有成效的應用。捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)初始對準的主要目的是建立姿態(tài)矩陣的初始值，初始對準中應用卡爾曼濾波，就是通過初始對準狀態(tài)空間模型，利用卡爾曼濾波將初始失準角狀態(tài)估計出來并用以校正姿態(tài)矩陣。 卡爾曼濾波的估計精度和估計收斂速度與狀態(tài)變量的可觀測性和狀態(tài)空間

2、模型的準確性密切相關。初始對準觀測方程通常以速度誤差作為觀測量，其主要缺點是系統(tǒng)的可觀測性不理想。初始對準狀態(tài)方程通常采用基于初始失準角均為小角度假設建立的線性方程，而當實際系統(tǒng)中初始方位失準角為大角度時，導致線性的初始對準狀態(tài)方程不能準確描述系統(tǒng)誤差傳播特性。本文主要以上述兩個問題作為研究重點，對不同的初始對準方法進行了分析和比較。 在初始失準角均為小角度情況下，提出利用雙天線GPS載波相位輔助對準方法改善系統(tǒng)的可觀測性。推導

3、了以GPS載波相位單差誤差為觀測量的線性觀測方程，將速度誤差和載波相位單差誤差同時作為初始對準觀測量。對于以速度誤差為觀測量的自對準和增加載相單差誤差的GPS輔助對準兩種對準方法，應用基于奇異值分解的可觀測性分析方法進行了可觀測性分析和仿真比較。本文對已有的可觀測度計算方法進行了簡化，提出直接利用奇異值分解右陣向量判斷各狀態(tài)變量所對應的奇異值，從而計算各狀態(tài)變量的可觀測度。 在初始方位失準角為大角度情況下，研究了非線性對準方法。

4、首先，研究了UKF(UnscentedKalmanFilter)非線性濾波方法，對加性噪聲系統(tǒng)UKF遞推算法進行了改進，在UKF時間更新階段增加了變換點重采樣過程，從而引入了系統(tǒng)噪聲的影響，提高了UKF狀態(tài)估計收斂速度和精度；其次，推導了以失準角表示的初始對準非線性狀態(tài)方程，對于線性狀態(tài)方程和非線性狀態(tài)方程，通過數(shù)值仿真比較了二者在方位大失準角情況下的準確性；最后，將UKF方法及二位置對準方法應用于非線性初始對準中，提高了非線性對準精度

5、和速度。在應用UKF進行非線性對準時，提出采用將SUT(ScaledUnsentedTransformation)與SSUT(SphericalSimplexUnsentedTransformation)相結(jié)合的比例SSUT方法，不但避免了采樣點分布遠遠超出失準角不確定范圍，同時通過減少采樣點個數(shù)降低了UKF計算量。 本文還進行了捷聯(lián)系統(tǒng)誤差分析?？紤]到慣性器件噪聲是引起系統(tǒng)誤差的誤差源之一，研究了慣器件輸出信號的濾波方法。通過