捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现

发布时间：2017-05-22 12:19

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【摘要】： 捷联式导航系统是惯性导航系统中的一种,它与平台式导航系统相比具有体积小、重量轻、成本低的特点,是今后惯性导航系统的发展方向。 本文首先介绍了捷联惯性导航系统(SINS)的导航原理,探讨了捷联惯性导航系统初始对准和导航解算的算法、飞行轨迹数据生成算法,然后利用MATLAB/Simulink仿真软件,对捷联惯导系统的导航工作过程进行了仿真计算。由于惯导系统导航参数的误差随着时间而积累,纯捷联惯导系统无法满足长时间、远距离的导航要求。实际中常采用GPS/SINS组合导航技术来提高系统的精度及可靠性,本文采用卡尔曼滤波方法对其进行了仿真研究。实验结果显示仿真系统工作稳定可靠,仿真结果达到预期效果。 初始对准是捷联惯导系统的关键技术之一,它直接影响捷联惯导系统的导航性能。考虑到低精度的捷联惯导系统,其陀螺精度较低,初始对准时方位失准角的估计精度往往不高;另外,进行初始对准的常用方法是采用卡尔曼滤波技术,但在实际应用时,其鲁棒性不高,因此迫切需要一种能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度且兼具鲁棒性的初始对准方法。本文提出了一种将H∞滤波用于引入磁航向的低精度捷联惯导系统的初始对准方法,能够解决这一问题。文中建立了一种引入磁航向的捷联惯导系统初始对准的误差模型,通过可观测性和可控性分析,得出其为可观可控系统,在此基础上利用H∞滤波方法对其进行了仿真分析,仿真结果表明,该方法能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度,并能有效抑制有色噪声及建模误差的影响,将其应用于低精度捷联惯导系统的初始对准是切实可行的。
【关键词】：捷联惯性导航系统 GPS/SINS组合导航 卡尔曼滤波 初始对准 H_∞滤波
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：V249.322
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 惯性导航系统的基本原理8-11
• 1.1.1 概述8
• 1.1.2 惯性导航系统的分类8-9
• 1.1.3 捷联惯导系统的发展趋势9-10
• 1.1.4 初始对准技术的发展与研究现状10-11
• 1.2 论文的研究目的及主要工作11-12
• 1.2.1 论文的研究目的11
• 1.2.2 论文的主要工作11-12
• 1.3 论文的组织结构12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 捷联惯性导航系统原理14-22
• 2.1 捷联惯性导航系统概述14-16
• 2.1.1 常用坐标系14-15
• 2.1.2 参数说明15-16
• 2.2 捷联惯导系统的基本工作原理16-21
• 2.2.1 捷联惯导系统的基本工作原理16-17
• 2.2.2 捷联惯导系统的数学模型17-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 捷联惯导系统的初始对准技术22-32
• 3.1 初始对准技术概述22
• 3.2 捷联系统的粗对准方法22-25
• 3.3 卡尔曼滤波精对准技术研究25-30
• 3.3.1 捷联惯导系统静基座初始对准模型25-29
• 3.3.2 卡尔曼滤波方法在初始对准中的应用29-30
• 3.4 本章小结30-32
• 4 捷联惯性导航系统的仿真实现及实验结果32-50
• 4.1 捷联惯导系统仿真的主要模块32-40
• 4.1.1 飞行轨迹生成与惯性器件输出模块32-38
• 4.1.2 常规卡尔曼滤波模块38-39
• 4.1.3 SINS解算模块39-40
• 4.2 捷联惯导系统的程序流程及其仿真结果40-49
• 4.2.1 捷联惯导系统的执行流程40-41
• 4.2.2 初始对准部分仿真41-44
• 4.2.3 导航部分仿真44-49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 GPS/SINS组合导航技术研究50-62
• 5.1 概述50-51
• 5.2 GPS/SINS导航的组合方式51-54
• 5.2.1 按综合深度分类的组合方式51-52
• 5.2.2 按卡尔曼滤波器结构分类的组合方式52-54
• 5.3 位置、速度组合导航系统的数学模型54-57
• 5.3.1 组合系统的状态方程54-57
• 5.3.2 组合系统的量测方程57
• 5.4 仿真结果及其分析57-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 一种基于H_∞的低精度捷联惯导系统初始对准方法62-79
• 6.1 基本的H_∞控制62-64
• 6.2 H_∞滤波问题的表述64-65
• 6.3 静基座下引入磁航向系统的捷联惯导系统初始对准的误差模型65-67
• 6.4 H_∞滤波的递推算法67-70
• 6.5 仿真结果及其分析70-78
• 6.6 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况85-86
• 致谢86-87

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 詹世玉;;随钻测量系统设计[J];自动化与仪器仪表;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王博;单陀螺多加速度计惯性测量系统设计及实验研究[D];中北大学;2011年

2 李国强;旋转捷联惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

  本文关键词：捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：385733