基于矢量抗干扰的捷联惯导动基座粗对准技术研究

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随着卫星导航和惯性组件的不断发展,捷联惯导已在重点装备等方面得到了广泛的应用。惯导作为一种航位推算算法,初始对准对其导航精度起着决定性作用。现代发展对初始对准提出了更高要求,如何在行进间实现有效对准,利用多类辅助信息,抑制其异常值噪声干扰,提高粗对准的鲁棒性是当前亟待解决的问题之一。本课题依托某项目的研制需求,针对三类辅助信息不同特点,分别设计了三种矢量抗干扰技术,实现了动基座鲁棒粗对准,并验证了算法的鲁棒性和精度。首先,针对载体系速度辅助的动基座粗对准技术,推导了载体系速度积分公式和其离散形式;分析了观测矢量构成,得到其解析公式;设计了自适应鲁棒滤波估计参数并重构矢量,动态跟踪速度噪声,弱化了传统鲁棒算法对速度噪声信息的敏感度。最后验证了自适应算法的鲁棒性和对准精度。其次,在导航系速度辅助的动基座粗对准算法方面,推导了导航系速度积分公式和其递归形式,解决了辅助设备和捷联惯导不同频采样的问题;通过模值匹配技术检测速度异常量测值;利用模值误差构造鲁棒滤波的权值实现鲁棒粗对准,并通过仿真和实验验证了算法的有效性。最后,对于位置信息辅助的动基座鲁棒粗对准技术,推导了基于滑动窗位置轨迹矢量的积分公式及其离散形式,利用位置轨迹矢量特性抑制位置信息异常噪声的干扰;设计滑动窗滤波提高观测矢量计算精度;通过滑动窗矢量构造方式抑制了加速度计零偏累积误差和载体转向时的航向角误差波动,最后对算法进行了仿真和实验验证。通过对三类信息辅助的动基座粗对准技术的研究,实现了多类设备辅助的鲁棒粗对准过程,解决了辅助信息异常值干扰的问题。车载实验结果表明,相对干扰条件下本文鲁棒方法相较于传统方法的精度提高了 80%以上,DVL辅助的鲁棒对准方法100s内达到收敛,GPS辅助的鲁棒方法70s内达到收敛,对准速度提高83%以上。鲁棒粗对准方法为精对准和导航解算提供了良好的姿态初值,提高了鲁棒性和导航精度。
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