高動態(tài)環(huán)境捷聯(lián)慣導算法研究.pdf

1、本課題從提高捷聯(lián)慣導系統(tǒng)姿態(tài)與速度輸出精度的實際需求出發(fā)，分析了高動態(tài)環(huán)境下算法誤差的產(chǎn)生機理，針對載體機動對姿態(tài)、速度計算的影響，設計了高性能的捷聯(lián)算法。并對其中的關鍵技術展開深入的研究。論文的主要工作有： 首先分析了高動態(tài)環(huán)境下姿態(tài)算法的誤差源，包括：陀螺的頻帶寬度限制、陀螺安裝誤差、陀螺采樣不同步、陀螺的量化誤差和陀螺標度因數(shù)誤差。給出了它們與陀螺測量角速度誤差的關系式。從慣導系統(tǒng)的誤差傳播方程入手，推導出上述陀螺器件誤差

2、引入的姿態(tài)誤差整流分量表達式。全面而系統(tǒng)得闡述了高動態(tài)環(huán)境下姿態(tài)誤差的產(chǎn)生機理。 論述了經(jīng)典圓錐運動不同表述方式的一致性。由經(jīng)典圓錐運動引申出偽圓錐運動。以機抖激光陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)為例，研究了機械抖動偏頻引入偽圓錐運動，推導出偽圓錐誤差的表達式。分析了偽圓錐誤差的起因、影響因素，研究了圓錐補償算法在偽圓錐運動中的適用性。從姿態(tài)計算誤差最小化的角度，提出了機械抖動頻率的設計準則，并設計數(shù)字濾波器去除抖動信號噪聲。分析結(jié)果表明：圓錐

3、補償算法的使用增加了偽圓錐運動造成的偽圓錐誤差。合理設置抖動頻率，結(jié)合低通數(shù)字濾波方案可以有效避免偽圓錐運動對于姿態(tài)計算的影響。 證明了在典型圓錐運動中優(yōu)化的姿態(tài)算法在載體其它機動環(huán)境中具有普遍適用性。提出了評價姿態(tài)算法的精度準則，并推導出采用四階龍格庫塔積分的四元數(shù)算法在典型圓錐環(huán)境中的算法誤差。設計了角速度為輸入的圓錐補償算法，應用于陀螺輸出為角速度的捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，有效地提高了姿態(tài)精度。設計了陀螺濾波信號作為輸入的圓錐補償算

4、法，應用于機抖激光陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)，避免了濾波信號畸變對姿態(tài)計算的影響，保證了系統(tǒng)的姿態(tài)輸出精度。 證明了在典型劃船運動下優(yōu)化算法在載體其它機動環(huán)境中具有普遍適用 性。根據(jù)線性微分方程的疊加定理，在兩時間尺度上對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)方程進行分析，重新編排了捷聯(lián)速度算法。應用一種新的劃船補償算法應對比力轉(zhuǎn)換過程中比力矢量的改變。分析結(jié)果表明：該算法與傳統(tǒng)四子樣速度算法精度近似，且具有數(shù)字離散形式，更適合在導航計算機上使用。