半捷联微惯性测量算法研究

发布时间：2017-04-29 19:11

  本文关键词：半捷联微惯性测量算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了在现有的MEMS惯性器件的基础上，提高旋转弹的测量精度，中北大学提出并设计了基于MEMS惯性器件的半捷联惯性测量系统。该系统由内外两个筒嵌套而成，内筒安装惯性敏感器件，外筒与弹体相连，内外两部分通过减旋装置连接。由于经过减旋装置后，内筒的角运动处于一定的角频率范围之内，因此半捷联惯性测量系统的算法设计时需要考虑这一角运动情况。本文主要在考虑这一角运动的情况下，设计姿态解算和导航解算的算法系数。 半捷联惯性测量系统的内筒完成对载体俯仰角、偏航角以及速度、位置信息的得出；而载体的滚转角信息则是内筒信息以及内外筒间的相对转角共同得出。根据旋转弹的攻角运动方程可知，半捷联惯性测量系统的测试环境为快圆运动和慢圆运动的叠加，因此在算法设计时需要考虑由于弹体攻角引起的圆锥运动的影响。 弹体在某一时刻的姿态信息会受到前一时刻的影响，因此在姿态算法设计过程中添加了前一周期角增量补偿项。由于半捷联减旋后的角运动处于特定的频率范围内，因此考虑添加频率优化原则，通过牺牲更角频率下的导航计算精度，降低应用频率范围下的计算误差。在进行速度算法设计时，仍考虑通过频率优化的方法，，降低因划船效应带来的误差。在进行位置计算设计时，采用二子样旋转矢量优化方法补偿涡卷效应项。 利用MATLAB得出半捷惯性测量系统的理论数据输出，并计算出惯性器件的测量数据；利用本文设计算法和传统意义下的算法分别计算；比较传统的算法与本文算法的误差值，从而证明本文设计算法的有效性。
【关键词】：圆锥优化 频率优化 算法优化
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN966;TH-39
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外发展现状11-13
• 1.3 全文的主要内容和章节安排13-15
• 2 半捷联惯性测量系统算法的相关知识15-28
• 2.1 坐标系及坐标转换15-18
• 2.2 四元数的理论知识18-23
• 2.2.1 四元数的计算18-20
• 2.2.2 四元数描述姿态变换矩阵20-23
• 2.2.3 四元数微分方程及计算23
• 2.3 半捷联惯性测量系统的工作原理23-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 半捷联惯性测量系统算法设计28-54
• 3.1 旋转弹用环境分析28-31
• 3.2 半捷联姿态更新算法31-45
• 3.2.1 典型的圆锥运动31-35
• 3.2.2 前一周期补偿项下的算法优化35-39
• 3.2.3 特定角频率下的算法优化39-41
• 3.2.4 圆锥环境下的仿真验证41-45
• 3.3 速度更新算法45-50
• 3.3.1 典型的划船效应46-47
• 3.3.2 划船效应补偿算法47-49
• 3.3.3 特定角频率下的算法优化49-50
• 3.4 位置更新算法50-53
• 3.4.1 位置更新算法50-51
• 3.4.2 划船运动下的涡卷效应补偿51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 4 计算机仿真分析54-62
• 4.1 计算机仿真验证54-61
• 4.1.1 轨迹参数的计算流程55-56
• 4.1.2 生成弹道数据56-58
• 4.1.3 生成器件数据58-59
• 4.1.4 解算后的数据59-61
• 4.2 本章小结61-62
• 5 总结及展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间的研究成果67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：335446