文档介绍：西北工业大学
硕士学位论文
捷联惯导系统误差分析与算法设计
姓名:邵玉梅
申请学位级别:硕士
专业:精密仪器及机械
指导教师:赵忠
20070301
摘要随着电子技术和计算机技术的发展,捷联式惯导系统已逐步取代平台式惯导系统,成为未来惯性技术发展的趋势。目前,我。要提高捷联惯导系统的精度,一方面是设计和制造出高精度的惯性器件,但由于受材料和工艺的限制而需较大代价才能实现;另一方面就是设计和采用高精度的捷联算法,研究一种适用于捷联系统的高精度算法就显得十分必要。姿态算法,在整个捷联算法中占重要地位。前人在此方面做了大量研究工作,给出了许多的研究成果,并在继续研究之中。其中基于旋转矢量的姿态算法,提高计算精度的主要手段是,在等效旋转矢量的更新周期中增加陀螺采样次数,采样次数增加带来的后果是导航计算机的负担加重,其中的数据采集、传输、运算的工作量都大大增加。本文从不增加陀螺采样次数而提高算法精度的角度出发,对等效旋转矢量算法进行研究,主要内容有:⒎治隽讼钟械刃J噶克惴ǖ难芯克悸罚韵钟兴惴ń辛讼低车恼⑻岢隽艘恢植煌诖乘悸返男孪敕ǎ杭炊蕴岣叩刃J噶考扑憔ǘ的方法不再限于增加更新周期内的陀嫘采样值,而是将陀螺采样值更充分的利用,通过增加高阶项来提高等效旋转矢量的计算精度;给出了等效旋转矢量算法⒃诙嘞钍皆硕P拖拢频剂怂友腿友滤惴ū泶锸剑玫搅似中各个补偿项的系数:并针对三子样新算法形式烦琐的问题做了简化。⒃谠沧对硕P拖拢频剂怂柩腿友滤惴ū泶锸剑肗硪组系数;针对系数中含有圆锥参数,使得算法应用受到限制的问题,推导了用已知量代替圆锥参数的表达式,算法应用得到推广。⒍宰颂惴ㄔ诓煌幕肪诚陆蟹抡妫ü运惴ú淖颂蟛畹谋较,评价了新算法的性能:仿真结果表明本文中给出的新算法在不增加很多计算量的基础上可以提高算法精度,是一种实用的高精度算法。关键词:捷联惯导,姿态算法,四元数,等效旋转矢量,多项式模型,圆锥模型理。新的表达式。
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参告学位论文作青签名:刮埽嚎扣山阩羯,。目西乳工业大学学位论文知识产权声明书西匕工监大学学搜论文原创性声明;月,。日,—月目季褚岜咀阆渌沿锰窝』蚣巾琠羽途使用过豹成果。对本文自芯孔龀鲋匾9毕椎李夫完全了艇学枝有关保护知识产权的规定,郎:研究生在梭攻读学位期间论文工作的荒筰识产投单覆属于西北工业大学。学校有权探警并向国家有关部门或机构送交论文的复印件孝;缱郁玻环預允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的垒部或部分内容编入有关数据簿遴检索,可咀采用嚣印、缩印或扫描等复澍手段僳存和汇鳊本学位论文。同时本入躁证,毕业厉结台学位论文研究课题再撰写豹文章一律注明捧者单位为西北工业大学。豫窑沦文待解密霜适用本声胡。学位论文作者簦名:指导教师签名:秉承学校严谨的学风和优是的科学道德,本人郑重声明:所呈交豹学位论文,是本,、茳导簿豹指导下进行研究工作所取得的成罢。尽我所知,豫文中已经注鞠引用的内容苇戮舻牡胤奖妫韭畚牟话詛壬何其挹个人或集捧已经公开发表或撰写过的辑究戒累,争、帚ǎ言谖闹械谷贩绞奖砻鳌本丸学簿论文与资鹤若有不实,愿意承担一切相差的法箨责任,/
第滦髀惯性导航的发展历程“导航”就是正确的引导载体按照预定的航线在规定的时间内到达目的地。这就需要随时知道载体的瞬时位置、速度、姿态等导航参数。早期对于有人驾驶的载体,导航参数由领航员通过观察仪表和计算得到。然而随着速度和航程的不断增大,对导航的要求越来越高,于是出现了各种导航系统【,如地磁导航、天文导航、惯性导航、无线电导航和卫星导航。每种导航方法都有自己的特点。其中的惯性导航系统是一种真正意义上的自主式的导航系统,它自主地提供运载体的加速度、速度、位置和角速度、姿态等信息,不需要向外界发射任何信息,完全依靠机载设备自主地完成导航任务,和外界不发生任何光、电联系。因此,它具有隐蔽性好、不受外界干扰,不受时间、地域和气候条件限制等诸多优点,这对作为军事目的而应用的各种航行器显得尤为重要。因此,惯性导航技术在导弹、舰船、飞机、宇宙航行器上都得到了广泛的应用,在导航技术中占有突出的地位】。在惯性导航技术的发展过程中,主要经历了以下几个阶段:教ㄊ焦咝缘己较低早期的惯性导航系统采用精密稳定平台,不仅体积、重量大,而且系统性能受到机械结构的复杂性和极限精度的制约,再加上产品可靠性和维护方面的问性系统之一,于年用于沿海岸飞行。,系统精度约为/5甏拦站麺藜实赖嫉玫母呒豆性基准球代表了机械实现技术的顶峰。它采用浮球平台结构,直径减小到低尘ǘ忍岣吡艘桓鍪考兑陨稀5瞧教ㄊ焦叩枷低持胁豢或缺的机电平台使得其成本、维护异常苛刻,平台式导航系统己逐渐被捷联式惯性导航系统取代。例如,世纪年代,美国