角速率辅助惯导系统传递对准及精度评估方法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chongfengli
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传递对准是一种捷联惯导系统动基座快速初始对准技术,将主、子惯导间导航信息的差值输入滤波器进行滤波,从而完成快速初始对准。传统的Kalman滤波技术由于受到舰船挠曲变形等带来的有色噪声干扰作用而性能降低或发散,H_∞滤波器具有很好的鲁棒性,能够保证滤波器在最坏条情况的可用性,很好地解决了有色噪声干扰问题。由于受到主惯导系统惯性器件误差干扰、舰船挠曲变形、杆臂效应、机动性能等的影响,使得对准存在一定的误差,从而直接影响了舰载武器的作战性能。为了能够精确评估对准结束时刻子惯导存在的对准误差,促进了传递对准精度评估技术的产生与发展。这对于评价传递对准方案的优劣、提高舰载武器的作战性能具有重要的现实意义。如何改进传递对准精度评估算法,提高评估精度成为了一项重要研究课题。本文的研究对象为舰载武器子惯导系统,建立了常用传递对准匹配法方法的数学模型,对比分析了经典的“速度+姿态”和“速度+角速率”两种匹配方法传递对准算法。针对角速率受舰船挠曲变形干扰影响较大的问题,设计完成了基于H_∞次优滤波器的“速度+角速率”传递对准算法,并进行了仿真分析,仿真结果表明了该算法的可行性。对传递对准精度评估中的Kalman固定点平滑和Kalman固定区间平滑两种算法进行了理论分析,仿真分析了传统基于DGPS系统的传递对准精度评估算法。仿真结果表明,传统算法对于舰船等机动性能较弱载体航向失准角的估计精度不高。针对航向失准角可观测度低,估计效果不佳的问题,引入主惯导角速率信息辅助DGPS系统,构造“速度+位置+角速率”匹配方法,从而增大了对航向失准角的可观测度。有效降低了传统的基于DGPS系统的“速度+位置”匹配法传递对准精度评估算法对载体机动性的要求。然而,由于引入了主惯导系统的角速率信息,使精度评估比较容易受到舰船挠曲变形等的干扰,降低了评估精度。为了解决这一问题,借鉴传递对准领域中角速率双积分匹配法,设计完成了引入主惯导角速率双积分信息辅助DGPS系统的传递对准精度评估算法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,该算法既能降低对舰船等弱机动性能载体的机动性要求,又能克服挠曲变形等所带来的干扰,是一种行之有效的传递对准精度评估算法。
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