巡飞弹组合导航系统误差补偿及可靠性研究

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1、分类号密级ＵＤＣ＾葦雍又乂掌（ｇ）南ＮＡＮＪＩＮＧＵＮＩＶ巧ＳＩＴＹＯＦｓｃ旧ＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ博壬学位论文巡飞弹组合导航系统误差补偿及可靠性研究（题名和副题名）吴有龙（作者姓名）指导教师姓名王晓鸡教授ＪｉｎｌｉｎｇＷａｎｇ教授学位类别工学博壬学科名称兵器科学与技术研巧方向弹载组合早航论文提交时间２０１４年９月注；注明《国际１十进分类法ＵＤＣ》的类号。博壬＃化俗Ａ巡飞弹组合导航系统

2、误差补偿及可靠性研究作者：吴有龙指导教师：王晓呜教授ＪｈｉＵｎｇＷａｎｇ教授南京理工大学２０１４年９月Ｐｈ．Ｄ．ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＥｒｒｏｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎａｎｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＬｏｉｔｅｒｉｎＭｕｎｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒａｔｅｄＮａｖｉａｔｉｏｎｇｇｇＳｓｔｅｍｙＢｙＷｕＹｏｕｌｏｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂＰｒｏｆ．ＷａｎＸｉａｏｍｉｎｙｇｇＰｒｏｆ．ＪｉｎｌｉｎｇＷａｎｇ

3、ＮａｎｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｊｇｙｇｙＳｅｔｅｍｂｅｒ２０１４ｐ，ＩＶ声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研巧成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加Ｗ标注和致谢的部分外，不包含其他人己经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的一材料。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名；么学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文

4、档，可Ｗ借閱或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可Ｗ向有关部口或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：旅＞０解＾月作博±学位论文巡飞弹组合导航系统误差补偿及可淀性研巧摘要巡飞弹是先进导弹技术和无人机技术等相结合的产物，能够快速抵达目标区域，执一，，行集巡逻飞行，侦察监视毁伤评估等多功能于体是满足未来信息化作战需求的智能化弹药。由于巡飞弹需要长时间在恶劣环境下工作的特点，改善弹载导航系

5、统的定位精度和可靠性对提高巡飞萍的系统性能非常关键。为此，本文研究了低成本弹载姐合导航系统中的故障处理问题，，对惯性传感器的随机误差进行分析和补偿并探讨了高精度的导航定位算法。主要工作包括：（１）研巧了多卫星导航系统的自主完好性监测理论。基于仿真数据，综合分析了北斗系统中不同类别卫星（ＧＥＯ／ＩＧＳＯ／ＭＥＯ）的可靠性和可区分性Ｗ及与其它导航系统的组合性能。结果表明，相较于ＭＥＯ和ＩＧＳＯ卫星而言，ＧＥＯ卫星的最小可探测粗差较大，这是因为后者的观测精度低；对多卫星组合导航系统而

6、言，卫星星座的几何结构和冗余度得到了显著増强，从而提高了导航系统的可靠性，并增强了系统对故障的可区分能力。（２）探讨了卫星导航和惯性导航组合系统的可靠性理论，分析了不同卫星导航系。统Ｗ及惯导系统的精度对组合系统可靠性的影响不同于单独的卫星导航系统，組合导航系统中，各卫星的最小可探测粗差不仅受卫星高度角、兀余观测量Ｗ及卫星几何分布的影响，很大程度上也依赖于具体采用的卡尔曼滤波模型。当卡尔曼滤波的解算精度随导航时间收敛后，各卫星的最小可探测粗差也相应地趋于稳定。此外，卫星导航系统与

7、不同精度的惯导系统姐合时，，高精度的惯导系统有助于降低观测量的最小可探测粗差但降低的幅度并不与惯导系统的精度成正比Ｉ这是由卡尔曼滤波中观测值噪声阵及状态转移噪声阵的相互作用决定的。（３）提出了惯性传感器中有色噪声的建模与补偿方法。为了提高惯性导航系统的精度，需要对惯性传感器误差进行估汁与精确建模。零偏不稳定性噪声模型比较复杂，一传统模型都是基于阶马尔科夫过程的，本文从理论上分析了零偏不稳定性过程，证明一阶马尔科夫过程了零偏不稳定过程可等效于多个，并结合角随机游走和速率随机游

8、走噪声对传感器进行建模，通过卡尔曼滤波增强矩阵对传感器进行补偿，最后试验验证了此方法的可行性。（４）提出了基于相关性分析的组合导航的故障检测和隔离方法。当卫星的几何分布较差时，会造成观测模型残差之间的髙相关性，由此导致了故障检测中的误判行为。一本文理论分析了由相关性引起的误判行为对导航定位的影响，提出了种基于标准化残差相关性分析的故障检测与隔离的算法。当玉星几何结构良好时，可保证故障检测的正确性，因而可