地磁陀螺信息融合的姿态解算算法研究

《地磁陀螺信息融合的姿态解算算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中北大学学位论文地磁/陀螺信息融合的姿态解算算法研究摘要弹箭的精确制导控制是各国弹药发展的重要方向，而姿态解算算法直接影响到弹箭的控制精度，是弹箭飞行控制关键技术之一。本文基于地磁/陀螺的组合测姿模式，对地磁、陀螺信息融合的姿态解算算法进行研究，具体研究成果如下：分析了地磁、陀螺单独测姿存在的问题及其误差来源，提出利用信息融合算法对组合测姿冗余信息进行估计来提高精度的解决方案。在对姿态信息融合算法理论分析的基础上，结合弹箭测姿高动态实时性的特点，重点对基于加权原理和卡尔曼理论的算法进行了研究，建立了自适应加权融合算法的数学模型和基于自适应卡尔曼滤波的误差模型。为了能够仿真高动态弹箭飞行过程中

2、的姿态解算，本文根据所选用的传感器参数及其误差特性，采用现有的六自由度弹道模型，对其姿态信息进行仿真。在研究自适应加权融合算法时，根据各传感器误差模型，在总均方误差最小的条件下，以自适应的方式找寻到与地磁、陀螺姿态测量值对应的最优加权因子，从而获得更接近于“真值”的融合结果。在研究自适应卡尔曼融合方法时，依据其在线估计噪声的统计特性，建立基于陀螺姿态解算误差角的状态方程和地磁输出的误差观测方程来抑制滤波发散，通过观测值间接推算出自适应滤波增益，使得滤波具有良好的收敛性质。仿真实验证明，自适应卡尔曼滤波融合算法误差稳定，精确度高，相比自适应加权数据融合方法更优。该研究结果可为弹箭精准定姿及其工

3、程应用提供理论依据。关键词：地磁/陀螺，姿态解算，信息融合，自适应权系数，自适应卡尔曼，误差分析中北大学学位论文InvestigationonGeomagnetic/gyroAttitudeAlgorithmMethodofInformationFusionAbstractMISSILESprecision-guidedcontrolisanimportantdirectionofdevelopmentofthecountriesofammunition,andAttitudeAlgorithmdirectlyaffectsthecontrolaccuracy，isoneofthekeyte

4、chnologiestoMISSILESflightcontrol.Basedonthegeomagnetic/gyroattitudemeasurementmodecombinations,geomagneticgyroinformationfusionattitudesolveralgorithmresearch,specificresearchresultsareasfollows:Analysisofthegeomagneticgyroaloneattitudemeasurementproblemsandtheirsourcesoferror,makeuseofacombinatio

5、nofinformationfusionattitudedeterminationalgorithmtoestimatetheredundantinformationtoimprovetheaccuracyofthesolution.Onthebasisofthetheoreticalanalysisoftheattitudeinformationfusionalgorithm,combiningMISSILESattitudemeasurementofreal-timehighdynamiccharacteristics,focusingonthestudyoftheprinciplesa

6、ndalgorithmsbasedonweightedKalmantheory,adaptiveweightedfusionalgorithmtoestablishamathematicalmodelanderrormodeladaptiveKalmanfilter.InordertosimulatethehighdynamicMISSILESflightattitudesolver,thepaperaccordingtotheselectedsensorparametersanderrorcharacteristics,usingtheexistingsix-DOFtrajectorymo

7、del,simulateitsattitudeinformation.Instudyingtheadaptiveweightedfusionalgorithm,accordingtothesensorerrormodel,underthegeneralconditionsoftheminimummeansquareerrortofindtheoptimalwayofadaptiveweightingfacto