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作战应用条件下惯性测量装置测试标定方法研究

作　者: 朱强
导　师: 汤国建；李洪
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航天工程
关键词: 作战应用捷联惯性测量装置误差模型测试标定卡尔曼滤波数字仿真
分类号: TH82
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文主要针对中低精度捷联惯性测量装置提出了一种实用的作战应用条件下的标定方法。该方法避免了传统标定时对测试设备的依赖,不需要大型精密测试转台,只需一套同类型的精度较高的惯测装置,利用导航信息有效的分离陀螺和加速度计的各项误差。该文从惯性器件的误差形成入手,首先推导了陀螺和加速度计的误差模型以及系统的误差状态方程,接着利用分段线性定常系统理论(PWCS)对系统误差方程的可观性进行了全面的分析,找出了条件允许情况下的最佳的增强可观性的方法,并设计出标定路径,然后通过计算详细说明了误差分离的全过程。文章还利用MATLAB软件对该方案进行了全数字仿真,编写了仿真程序,研究比较了不同路径对标定效果的影响,分析了滤波器计算周期、主从惯测间的失准角和主惯导误差等对滤波效果的影响,最后对仿真结果进行了详细分析,结果表明该方案能满足系统提出的精度要求。在本文的最后,利用现有的试验设备对本方案进行了实物验证,结果表明,通过本文提出的标定方案估计的惯性器件误差都在误差允许范围之内,适合工程需要。本标定方案适用于对长期贮存在包装箱内的SIMU进行周期性标校,也适用于对装在导弹中的SIMU进行定期标校和检测,对于本型号导弹和其他装有中低精度捷联惯测装置的导弹都有参考价值。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景、目的和意义  11-12
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 研究的目的和意义  12
  1.2 论文研究涉及的技术难点  12-13
  1.3 国内外相关技术的研究进展  13-14
  1.4 本文的主要研究内容和结构安排  14-16
第二章捷联惯性测量装置的误差模型  16-24
  2.1 惯测装置的误差模型  17-20
    2.1.1 速度误差方程  17-18
    2.1.2 数学平台角的误差方程  18-19
    2.1.3 位置误差方程  19-20
  2.2 惯性器件误差方程  20-23
    2.2.1 陀螺漂移  20-21
    2.2.2 加速度计偏置  21
    2.2.3 安装误差  21-22
    2.2.4 标度因数误差  22-23
  2.3 小结  23-24
第三章捷联惯性测量装置误差模型参数的标定方法  24-41
  3.1 系统状态方程和量测方程的推导  25-30
    3.1.1 系统误差状态方程  25-26
    3.1.2 量测方程的推导  26-30
  3.2 可观性分析  30-37
    3.2.1 分段线性定常系统可观性分析理论简介  30-31
    3.2.2 奇异值分解  31-34
    3.2.3 增强可观性的途径  34-37
  3.3 标定路径的设计  37-40
  3.4 小结  40-41
第四章捷联惯性测量装置模型参数处理  41-51
  4.1 野值的识别与处理  41-43
  4.2 数据压缩预处理  43-45
  4.3 陀螺漂移和加速度计模型参数的处理  45-48
  4.4 陀螺安装误差及标度系数处理  48-50
  4.5 小结  50-51
第五章捷联惯性测量装置的标定方法仿真  51-64
  5.1 仿真程序的组成  51-52
  5.2 系统参数初始化  52-54
  5.3 仿真结果及分析  54-63
    5.3.1 影响估计精度的因素  54-59
    5.3.2 两种标定路径仿真比较  59-62
    5.3.3 仿真结论  62-63
  5.4 小结  63-64
第六章捷联惯性测量装置标定方法的试验验证  64-70
  6.1 试验情况  64-65
    6.1.1 试验设备  64-65
    6.1.2 试验步骤  65
  6.2 试验结果及分析  65-69
    6.2.1 陀螺刻度系数及安装误差标定结果  65-66
    6.2.2 陀螺漂移和加速度计误差的标定结果  66-69
  6.3 试验结论  69
  6.4 小结  69-70
第七章总结与展望  70-72
  7.1 论文的工作总结  70-71
  7.2 进一步的研究工作  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
作者在学期间取得的学术成果  76

作战应用条件下惯性测量装置测试标定方法研究

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