捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準及MSINS-GPS組合導航技術研究.pdf

1、MSINS/GPS組合導航系統(tǒng)具有很大的軍事、民用價值和廣闊的應用前景，而其初始對準技術又對其應用有著重要影響，本文針對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準技術及MSINS/GPS組合導航技術、分布式導航計算機的軟硬件設計等問題開展了較為深入地研究，所作的主要工作可歸納為如下幾個方面： 1)介紹了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的姿態(tài)解算，速度、位置更新方法。對姿態(tài)計算中的圓錐補償進行了深入研究，在前人研究的基礎上，提出了新的通用圓錐補償形式，推導出了圓錐補償算法

2、的補償系數(shù)，分析了圓錐補償?shù)恼`差，并進行了相應的仿真，得到了一些有意義的結論和規(guī)律。確定了本文MSINS/GPS組合導航系統(tǒng)最終采用的姿態(tài)算法。 2)介紹了Kalrnan濾波原理、公式，捷聯(lián)慣導系統(tǒng)誤差模型，建立了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準的狀態(tài)方程與量測方程。針對Kalman濾波器的缺點引入了一種衰減記憶自適應Kalman濾波算法并對其進行了改進，將之應用于捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始對準過程中，并進行了相應的仿真分析，取得了較好的估計效果。

3、 3)在前人研究的基礎上，對計算參數(shù)匹配和測量參數(shù)匹配方法相結合的速度加姿態(tài)角組合匹配傳遞對準的原理進行了研究，給出了該傳遞對準模型的詳細推導過程，并采用由軌跡發(fā)生器輸出的一種簡單的運行軌跡，對該傳遞對準濾波器進行仿真，結果表明該傳遞對準方法速度快，實用性強。 4)針對Kalman濾波器的缺點和用于快速傳遞對準的卡爾曼濾波器階數(shù)很高的問題，提出了一種適用于快速傳遞對準的自適應聯(lián)邦H<,∞>濾波算法，并進行了相應的仿真，結果

4、表明該算法可以降低系統(tǒng)噪聲不確定性的影響，提高濾波精度，并大大減小計算量。 5)研究了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)可觀測性與可觀測度分析方法。介紹了PWCS可觀測性分析理論，依據(jù)系統(tǒng)矩陣的奇異值確定狀態(tài)可觀測度的分析方法和基于譜條件數(shù)的系統(tǒng)狀態(tài)可觀測度分析方法并使用后者對系統(tǒng)進行了可觀測性分析，驗證了第四章得到的一些結論。 6)以DSP為核心設計了MSINS/GPS分布式控制組合導航計算機，并對其進行了軟、硬件調試。采用浮點放大器和CP

5、LD實現(xiàn)了MIMIJ的高速、高精度數(shù)據(jù)采集；采用單片機控制接收、判斷和校驗GPS—OEM板異步串口輸出的報文；各處理器之間通過雙端口RAM共享數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了分布式控制。系統(tǒng)與主機的通信采用RS-232/485/422多協(xié)議串口。 7)深入研究了MSINS/GPS組合導航系統(tǒng)動、靜基座自對準方法，并提出了一種改進的沒有任何外界信息，只利用陀螺輸出信號進行載體橫滾角估計的方法，通過仿真分析證實該方法是有效的，具有十分重要的實際應用