机载捷联惯导系统快速传递对准技术研究

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机载导弹是现代战争中的主力武器,在战区军事防御和进攻中发挥着重要作用。捷联惯导系统因其结构简单、可靠性高等特点,被广泛应用于各类机载武器中。传递对准是惯性导航的关键技术之一,其快速性和精度是机载导弹能够精确命中的重要保证。本文以机载捷联惯导系统快速传递对准技术为研究主题,围绕传递对准模型、传递对准的误差分析与补偿以及自适应滤波方法展开研究,旨在提高传递对准的快速性和精度。论文主要内容如下:(1)建立捷联惯导系统常用坐标系及其转换关系。对比分析了Φ角误差模型和Φm角误差模型两种传递对准模型,并从理论上推导了两种模型的误差方程及其一致性。给出了角速率匹配、速度匹配、姿态匹配和速度+姿态匹配的kalman滤波方程。(2)研究了快速传递对准的误差因素及其补偿方法。分别建立惯性器件误差模型和挠曲变形的二阶马尔可夫模型,并给出相应的补偿方法。分析了杆臂效应产生的原理,通过计算补偿法实现刚性杆臂效应的补偿。通过分析挠曲变形引起的杆臂矢量变化的机理,提出了动态杆臂效应的补偿方法。并通过仿真验证各误差因素补偿方法的有效性。(3)针对kalman滤波仅适用于线性时变系统,并要求系统误差模型准确的局限性,研究了 Sage-Husa自适应滤波,并给出其简化形式。为了解决Sage-Husa自适应滤波对滤波器初值设定极其敏感的问题,提出改进的Sage-Husa自适应增量卡尔曼滤波。通过引入渐消因子来调整一步预测误差方差阵或增益矩阵,使滤波值能够跟踪当前值的变化,同时改进滤波量测方程,以消除引入到量测方程中的系统误差。仿真分析验证了改进的Sage-Husa自适应滤波在对准速度和精度上均优于其他两种方法。(4)通过实际跑车数据对以上快速传递对准方法进行半物理仿真。仿真结果从传递对准精度和导航落点精度验证了快速传递对准自适应滤波算法的有效性。为实际工程应用打下了坚实基础。
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