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简析惯性用于微捷联惯导系统传递对准技术

收藏本文 2024-04-18 点赞:12014 浏览:47701 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:传递对准是微捷联惯导系统运用于精确制导武器的关键技术。本论文结合国内外传递对准技术及微机械惯性器件的探讨与进展,针对微捷联惯导系统空中传递对准中的关键不足,开展了论述和实验探讨。根据实际情况,建立了捷联惯导传递对准模型。根据微机械陀螺和加速度计的特性,提出将陀螺和加速度计的随机常值零偏作为传递对准的滤波状态变量进行估计。比较探讨了“速度+姿态”匹配、速度匹配和姿态匹配,结果表明“速度+姿态”匹配对准效果最理想。提出了一种改善的自适应Kalman滤波策略,有效减轻了传递对准中观测噪声变化对滤波的影响,使得滤波更加平稳,提升了滤波质量。根据对挂飞试验惯性测量数据的浅析,探讨了机翼弹性挠曲变形的Markov随机模型。因机翼挠曲变形的主要频率范围与滤波频率接近,无法将挠曲变形模型纳入传递对准滤波器得到有效估计。为解决此不足,探讨了三种抑制机翼挠曲变形引起的传递对准精度下降的策略,包括次优滤波策略,前置低通滤波策略,以及所提出的“速度+角速度双积分”匹配策略。用Monte Carlo仿真对这三种策略进行了仿真验证。提出逆向PWCS可观测性浅析策略,并提出一种基于PWCS模型的可观测度浅析策略。对“速度+姿态”匹配和速度匹配传递对准进行浅析,结果表明:“速度+姿态”匹配的可观测度高于速度匹配,对载机机动要求较低,滤波收敛性好,收敛的机动条件仅为转变载机姿态的机动。速度匹配则需载机做“S”形机动,滤波收敛较缓慢。通过航空制导炸弹弹道的仿真,浅析了制导炸弹总位置误差与各误差源误差的联系,并提出用于微捷联惯导系统的传递对准的合理精度要求。提出采取非特定机动方式进行传递对准的策略。载机爬升、下降和转弯三种机动动作的传递对准的仿真结果验证了其可行性。提出全程传递对准策略和姿态匹配跟踪策略,在传递对准完成后保持传递对准的对准精度,并通过了仿真验证。用车载试验对本论文提出的传递对准策略进行了验证。在实验车的机动条件下,传递对准结果满足采取微捷联惯导的航空制导炸弹的对准精度要求。关键词:捷联惯性导航系统论文传递对准论文微惯性测量单元论文机翼挠曲变形论文可观测性浅析论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第1章 绪论10-26

    1.1 课题背景与探讨作用10-12

    1.2 国内外探讨与进展概述12-24

    1.2.1 微机械惯性传感器12-15

    1.2.2 微惯导系统及其组合导航系统15-18

    1.2.3 传递对准18-24

    1.3 论文主要工作与章节安排24-26

    第2章 传递对准模型探讨26-61

    2.1 本章引论26-28

    2.2 坐标系定义及其转换联系28-30

    2.2.1 坐标系定义28-29

    2.2.2 姿态角定义29

    2.2.3 坐标系转换联系29-30

    2.2.4 符号定义30

    2.3 捷联惯导系统误差方程30-34

    2.3.1 力学编排与姿态计算30-32

    2.3.2 误差方程32-34

    2.4 微机械惯性传感器误差模型34-38

    2.4.1 微机械陀螺与加速度计误差模型34-36

    2.4.2 测试结果与误差模型简化36-38

    2.5 杆臂效应及其补偿38-41

    2.5.1 杆臂效应的原理38-40

    2.5.2 补偿策略40-41

    2.6 传递对准的匹配方式41-53

    2.6.1 “速度+姿态”匹配41-45

    2.6.2 速度匹配45

    2.6.3 姿态匹配45-46

    2.6.4 仿真与比较46-53

    2.7 改善的自适应Kalman 滤波算法53-60

    2.7.1 自适应Kalman 滤波及其改善53-58

    2.7.2 仿真58-60

    2.8 本章小结60-61

    第3章 载体结构弹性挠曲变形探讨61-82

    3.1 本章引论61-62

    3.2 载体结构的挠曲变形建模62-69

    3.2.1 Markov 随机模型62-65

    3.2.2 实测挠曲变形的辨识与建模65-69

    3.3 调整Kalman 滤波器协方差矩阵策略69-71

    3.4 前置低通滤波器策略71-73

    3.5 “速度+角速率双积分”匹配策略73-75

    3.6 Monte Carlo 仿真75-80

    3.7 本章结论80-82

    第4章 传递对准的可观测性与可观测度浅析82-109

    4.1 本章引论82-83

    4.2 PWCS 可观测性策略83-87

    4.3 逆向运用PWCS 可观测性浅析策略浅析传递对准87-96

    4.3.1 “速度+姿态”匹配可观测性浅析88-92

    4.3.2 速度匹配可观测性浅析92-96

    4.4 基于PWCS 的可观测度浅析策略96-101

    4.4.1 相对可观测度97-99

    4.4.2 可观测阶数99-101

    4.5 传递对准的可观测度浅析101-108

    4.5.1 “速度+姿态”匹配可观测度浅析101-106

    4.5.2 速度匹配可观测度浅析106-108

    4.6 本章小结108-109

    第5章 航空制导炸弹传递对准案例设计109-128

    5.1 本章引论109-110

    5.2 制导炸弹导航误差浅析与分配110-116

    5.3 传递对准的机动案例116-122

    5.4 传递对准后对准精度的保持策略122-125

    5.5 时间同步与补偿策略125-126

    5.6 本章小结126-128

    第6章 车载试验128-143

    6.1 本章引论128

    6.2 试验条件与试验设计128-131

    6.3 试验结果131-142

    6.4 本章小结142-143

    第7章 结论143-146

    7.1 论文主要工作143-145

    7.2 论新点145

    7.3 未来工作展望145-146

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