基于卡爾曼濾波的慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差阻尼技術(shù)研究.pdf

1、目前，捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于實(shí)際導(dǎo)航任務(wù)中，同時(shí)隨著中國(guó)日益強(qiáng)大，“遼寧艦”正式下海，艦船需要具備大海域、長(zhǎng)時(shí)間的航行能力。這樣使得艦船搭載的捷聯(lián)慣導(dǎo)設(shè)備必須具有連續(xù)工作且精度高的導(dǎo)航能力。本文從抑制捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差的角度出發(fā)，提高系統(tǒng)性能，主要研究慣性導(dǎo)航初始精對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，以及在導(dǎo)航解算階段的系統(tǒng)阻尼技術(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述了捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)工作原理，詳細(xì)分析了捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程，介紹了卡爾曼濾波器模型的

2、建立，建立MATLAB仿真環(huán)境并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了初始對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的影響，以及導(dǎo)航階段慣性元件誤差給導(dǎo)航信息帶來的誤差。⑵細(xì)致地研究了捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)精對(duì)準(zhǔn)方法，分別針對(duì)小失準(zhǔn)角和方位大失準(zhǔn)角下的初始對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，推導(dǎo)了方位大失準(zhǔn)角下的系統(tǒng)非線性誤差方程。研究了標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼和無跡卡爾曼濾波精對(duì)準(zhǔn)方法，詳細(xì)分析了兩種情況下的對(duì)準(zhǔn)原理，通過仿真比較兩種方法在不同失準(zhǔn)角下的精對(duì)準(zhǔn)效果，確定復(fù)雜情況下最優(yōu)的初始對(duì)準(zhǔn)方案。⑶分析了基于卡

3、爾曼濾波的水平姿態(tài)內(nèi)阻尼方法，通過分析三軸加速度和姿態(tài)的數(shù)學(xué)關(guān)系，推導(dǎo)了水平姿態(tài)角的直接估計(jì)方法，并以此為基礎(chǔ)建立卡爾曼濾波模型，對(duì)水平姿態(tài)誤差進(jìn)行修正來抑制舒勒周期振蕩，并進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)情況下的數(shù)字仿真。通過與傳統(tǒng)內(nèi)阻尼方案進(jìn)行比較，驗(yàn)證此方案的正確性和對(duì)誤差阻尼的有效性，并用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析，說明算法的實(shí)用性。⑷系統(tǒng)地研究了在外速度輔助下的卡爾曼濾波阻尼技術(shù)，分析兩種不同的誤差抑制技術(shù)。通過正確建立卡爾曼濾波方程，使用卡爾曼濾波最