探究捷联惯性导航系统初始对准方法研究及其仿真

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1、南京理工大学硕士学位论文捷联惯性导航系统初始对准方法研究及其仿真姓名：樊荣申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：薛晓中20060601南京理T大学硕士学位论文捷联惯忭导航系统柳始对准方法研究及芟仿真摘要初始对准的精度直接关系到捷联惯导系统的工作精度，初始对准的时间是捷联惯导系统的重要战术技术指标。因此，初始对准是捷联惯导系统最重要的关键技术之一。目前，卡尔曼滤波是捷联惯导系统初始对准的最成熟、应用最广泛的滤波方法。本文从捷联惯导系统和捷联惯导系统初始对准的基本原理出发，推导了捷联惯导系统初始对准过

2、程中的误差模型，将卡尔曼滤波技术应用于捷联惯导系统初始对准，建立了系统的误差方程和量测方程，对系统的初始对准进行了仿真研究。本文从两方面来对初始对准进行研究的，即静基座对准和动基座的传递对准。其中静基座初始对准，是利用多位置对准的方法来实现的。传递对准则是利用速度加姿态角的方法来实现的，并分别对这两种对准方法进行了数字仿真研究。关键词：捷联惯导系统，初始对准，卡尔曼滤波，传递对准南京理工大学硕士学位论文捷联惯性导航系统初始对准方法研究及其仿真AbstractTheoriginalalignmentprecisi

3、onimpactsdirectlyontheprecisionoftheINS(inertialnavigationsystem)．ThetimeusedinoriginalalignmentprocessingisallimportantmilitarytacticstechniqueindexoftheINS．SotheoriginalalignmentisoneofthemostimportantkeytechnicaloftheINS．Atpresent,theKalmanfilteristhemost

4、wellroundedandwidelyusedfilter．Inthisthesis．thegeneralerrormodeloftheSINSispresentedindetailwiththespaayoferrormodelsandtheanalysisofobservability．Bymealk$ofKalmanfiltertechniques，ga'rorequationandmeasureequationofSINSarepresented．Wemadethesimulationoninitia

5、laligrunentofnavigationsystemonstationarybaseinthelab．Thetextstudiestheinitialalignmentfromtwoaspects,thatisthequietinitialalignmentandthetransferalignment．Thereinto，thequietinitialalignmemisrealizedbythewayofseveral-positionalignment．Thetransferalignmentisr

6、ealizedbythewayofvelocityandattitudematching，andthefigemulatoriscarriedthrough．KeyWords：SINSsystem，InitialAlignment,KalmanFilter,TransferAlignmentII南京理工大学硕士学位论文捷联惯性导航系统韧始对准方法研究及其仿真1绪论1．I惯性技术的发展概况半个多世纪以来，导航和测量方面的最大进步之～就是研制了惯性系统。惯性系统是应军事需求而发展起来的一门高新综合性应用技术的产物，

7、它具有自主、隐藏、实时及不受地域时间和气候条件限制的特点，成为现代航天飞行器、火箭、导弹、飞机、舰船、潜艇和陆地战车领域必备的导航和定位设备。惯性系统是惯性制导、惯性导航与惯性测量技术的总称，它与力学、数学、天文、地理、精密机械、光学、电磁学、近代物理学和计算机技术等学科密切相关，互相渗透。通常一个惯性系统是由三个加速度计和三个陀螺仪以及一个实现具体处理任务的微计算机所组成。在惯性系统的发展过程中，值得提出的几个主要阶段为：(1)舒拉摆原理的提出1923年，德国教授舒拉在他发表的论文中，提出了具有周期为84．4

8、分钟的舒拉摆原理，并且论述了用陀螺实现这一原理的可能性，使得在航行体内部建立不受加速度干扰的精确水平基准，有了实现的可能。当时由于受精密机械工艺水平的限制，难以制造出如此高精度的陀螺仪。但它明确指明了提高陀螺精度是一个重要的发展方向。(2)初级捷联惯性系统的出现1942年，德国首先在V-2导弹上采用了最原始的捷联惯性系统，即在导弹上安装两个位置陀螺和一个积分加速度计，用来解决导弹基本参