卡尔曼滤波器在转台测角系统中的应用

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1、哈尔滨工业人学丁学硕」:学位论文摘要惯性导航系统与惯性制导系统是航空、航天领域技术的核心部件，许多国家都把惯性技术作为军事实力的基础而给予优先发展。陀螺测试转台是标定、测试和检验惯性导航仪表或惯性导航系统的关键设备，在惯性导航设备的研制过程中起着重要作用。陀螺测试转台的测角系统是转台系统中的一个非常重要的子系统，它的测试方法和测t精度直接决定整个转台系统的测试精度。因此，对转台测角系统的误差和测量方法进行深入的研究具有非常重要的现实意义。本文以某型陀螺漂移测试转台的角位置测量系统设计实现为背景，针对系统测角过程中存在的随机系统噪声和随机测量噪声，设计了针对转台系统的卡尔曼滤波器，从理论上

2、对卡尔曼滤波器进行了介绍，并最终对其效果通过计算机仿真进行了验证。首先介绍了测角元件一一感应同步器的工作原理，分析了感应同步器的误差公式，从中看出感应同步器的误差信号是确定性信号，不会对卡尔曼滤波器的估计精度产生影响。然后对鉴相型侧角系统的定时测角原理和定角计时原理进行了介绍，分析了两相傲磁鉴相型电路不存在动态误差的原理。转台控制系统中存在随机噪声，这会严重地影响转台测角的精度。在引入卡尔曼滤波器后，会减少随机噪声的影响，使测角的精度得到了显著的改善，为转台测角精度的提高开拓了一个新的思路。本文以某型三轴转台内环控制系统为背景，对内环轴精密速率系统进行了系统设计和仿真.通过内坏轴的状态空

3、间模型，给出了相应的卡尔曼滤波器。为了FPGA实现的方便，利用了模式矩阵的空间变换，简化了递推公式，给出了基于模式矩阵的滤波器递推公式。最后采用FPGA实现了空间转换后的卡尔曼滤波器硬件电路的实现形式。另外还用FPGA实现了测角系统的定时测角电路、定角计时电路以及数字整形电路，提高了测角系统的集成度和可靠性.关键词卡尔曼滤波器;陀螺漂移测试转台;测角系统;模式矩阵;FPGA哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheinertialnavigationandguidancedeviceisthecorecomponentinthedomainofAviationandAstron

4、avigation,sothatmanycountriesmakegreatefortstodeveloptheinertialnavigationtechniqueasthebasementoftheirmilitarystrength.Becausethegyrotestturntableisthekeyequipmenttostandardize,testandverifytheinertialnavigationapparatusortheinertialnavigationsystem,itplaysaimportantroleintheresearchfieldofinert

5、ialnavigationdevice.Extraordinarilysignificantsubsystemintheturntablesystemistheangularmeasurementsystem,whosetestmeansandmeasurementaccuracydirectlydeterminetheentireturntable'saccuracy.Hence,furtheringtheresearchinrespectofthesystemerrorandthemeasurementmeanshastheverymuchsignificantactualsense

6、.ThisthesisbrieflyintroducedKalmanFiltertheory,whichischaracterizedasanefectivemethodtoeliminateprocessnoiseandmeasurementnoisethatarebothstochastic,anddescribedtheimplementionofKalmanFilterintheangularpositionmeasurementsystembasedoncertaintypeofgyrotestturntable.Finally,thevalidityoftheimplemen

7、tationofKalmanFilterwasverifiedbymeansofthecomputersimulation.Firstofall,theoperatingprincipleofangularmeasurementunit-inductosynwaspresented,whereafterweanalyzedtheerrorofitandcometoaconclusionthatitserrorsignalwasdet