彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)免拆標(biāo)定關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(Strap-down Inertial Navigation System，SINS)的精度是決定導(dǎo)彈打擊能力的關(guān)鍵因素之一。隨著存放時(shí)間的變化，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的慣組(Inertial Measurement Unit，IMU)誤差參數(shù)發(fā)生變化，IM的誤差是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的主要誤差源之一，仍然按照出廠參數(shù)補(bǔ)償慣性傳感器會(huì)導(dǎo)致慣性系統(tǒng)的導(dǎo)航精度變差，降低導(dǎo)彈命中精度。因此需要對長時(shí)間存放的彈載捷聯(lián)慣組進(jìn)行重新標(biāo)定，保證慣導(dǎo)系

2、統(tǒng)的精度。傳統(tǒng)的捷聯(lián)慣組標(biāo)定方法需要將IMU從導(dǎo)彈中拆出，通過高精度三軸轉(zhuǎn)臺進(jìn)行標(biāo)定，過程繁瑣，耗費(fèi)大量的人力物力，且可能引入新的安裝誤差。針對傳統(tǒng)標(biāo)定方法的問題，本文以實(shí)際彈載車為應(yīng)用背景，提出了一種彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)免拆標(biāo)定方法，以高精度GPS和主慣導(dǎo)提供速度、姿態(tài)、加速度和角速度觀測信息，通過Kalman濾波和最小二乘估計(jì)待標(biāo)定慣組的誤差參數(shù)，在不拆裝彈載慣組的情況下對慣性器件進(jìn)行標(biāo)定，有效地降低了標(biāo)定成本，減少了標(biāo)定時(shí)間，對提高武

3、器系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力有重要意義。本文所做的主要工作如下:
　　1.研究了彈載捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理和捷聯(lián)慣導(dǎo)姿態(tài)、速度和位置信息的解算方法，建立了彈載捷聯(lián)慣組中光纖陀螺和石英撓性加速度計(jì)的誤差模型，推導(dǎo)了北天東坐標(biāo)系下彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的失準(zhǔn)角方程和速度誤差方程;
　　2.研究了Kalman濾波和最小二乘理論，以高精度GPS提供的速度信息和高精度主慣導(dǎo)提供的姿態(tài)、比力、角速度信息為觀測量，推導(dǎo)了“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配

4、和角速度匹配的系統(tǒng)方程，以此為基礎(chǔ)提出了彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)免拆標(biāo)定的原理框架;
　　3.研究了基于PWCS和奇異值分解的可觀測性分析方法，建立了彈載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)仿真平臺，分析了勻速直行、拐彎、起豎、側(cè)傾四種機(jī)動(dòng)下“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配和角速度匹配慣組誤差參數(shù)的可觀測度，可觀測度分析結(jié)果表明拐彎、起豎、側(cè)傾三種機(jī)動(dòng)可以激勵(lì)出慣組全部24項(xiàng)誤差參數(shù);對四種機(jī)動(dòng)下的不同匹配方式進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真，仿真結(jié)果表明“速度+姿態(tài)”匹配、比力匹配

5、和角速度匹配可以得到慣組誤差參數(shù)較好的估計(jì)結(jié)果。在可觀測度分析和數(shù)學(xué)仿真的基礎(chǔ)上結(jié)合彈載車的實(shí)際機(jī)動(dòng)能力，設(shè)計(jì)了免拆標(biāo)定方案的機(jī)動(dòng)路徑和流程;
　　4.利用高精度三軸轉(zhuǎn)臺模擬彈載車的機(jī)動(dòng)路徑，對一套中低精度光纖慣組進(jìn)行了免拆標(biāo)定方法的試驗(yàn)驗(yàn)證。以轉(zhuǎn)臺提供的高精度姿態(tài)信息和角速度信息構(gòu)造外部觀測量，分別進(jìn)行了“速度+姿態(tài)”匹配，比力匹配和角速度匹配不同機(jī)動(dòng)下的標(biāo)定試驗(yàn)，并以傳統(tǒng)分立式標(biāo)定結(jié)果為參照，分析免拆標(biāo)定結(jié)果的精度，并比較了兩