發(fā)布時間：2021-01-11 22:25

　　隨著常規(guī)彈藥制導化要求的提高,低成本導航組件由于自身精度的局限性,已經(jīng)較難滿足要求。本文針對慣性導航系統(tǒng)中存在的自對準精度低、誤差累積等問題,提出了一種基于地磁矢量的初始對準方法,優(yōu)化了捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的姿態(tài)更新算法,設計了基于地磁輔助的衛(wèi)星/慣性組合導航算法,并進行了數(shù)值仿真和半實物仿真試驗。主要研究內(nèi)容如下:1、針對常規(guī)低旋彈箭,推導了導航過程中的坐標轉換關系,建立了滾轉彈體捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的力學編排和導航參數(shù)更新算法,設計了基于角速率輸入的姿態(tài)優(yōu)化算法,并完成了姿態(tài)更新算法的仿真分析。2、研究了地磁探測技術在彈丸滾轉角辨識系統(tǒng)中的應用,并建立了不同維度地磁矢量計算滾轉角的數(shù)學模型;提出了基于地磁和加速度計的初始粗對準方法,設計了一種基于地磁輔助的初始精對準算法,并對精對準算法的精度和收斂速度進行了仿真分析。3、基于卡爾曼濾波技術,設計了地磁輔助的衛(wèi)星/慣性組合導航算法,建立了組合導航系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測方程;以火箭彈的飛行彈道作為仿真條件,完成了純慣性導航算法、地磁輔助的慣性組合導航算法、衛(wèi)星/慣性組合導航算法和地磁輔助的衛(wèi)星/慣性組合導航四種算法的仿真及對比分析,結果顯示,地磁... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國GMLRSXM30制導火箭彈結構圖

圖 2.5 三點定位原理示意圖各個衛(wèi)星之間的距離 可以根據(jù)信號從衛(wèi)星到接收端的時鐘確定衛(wèi)星信號到達時刻rt ，而導航電文和測距碼可st ，得到的距離可以用式（2.70）表示：( ) 1 2 3 4r s c t t c T j ，，，， 距離計算時，由于存在時鐘差，會使計算結果產(chǎn)生較大監(jiān)控站計算提供，經(jīng)時鐘差修正點后的距離可用式（2.7( ) 1 2 3 4j jr s c t t c j ，，，， ， 并不是衛(wèi)星到終端的實際距離，稱為偽距。同時根( )n n nx ，y ，z ，可以求出終端和衛(wèi)星的距離： 1 22 2 2( ) ( ) ( ) 1 2 3 4jj j j x x y y z z c j ，，，， 2）存在( x， y ， z )和 共四個未知數(shù)，故至少需要四顆

和地磁脈動等都會影響其全球地磁場的變化[43]，圖 3.1 為全球地磁場示意圖。圖 3.1 全球地磁場示意圖地磁場的大小可以用磁場強度來表示，圖 3.2 為任一點的地磁場要素，包括地磁強度矢量 T、磁偏角 D 和磁傾角 I 等。磁感應強度又可以分解為水平方向上的分量 H 和垂直方向上的分量 Z，水平分量 H 與正北方向的夾角為磁偏角 D，水平分量 H 與地磁總量B 的夾角為磁傾角 I，地磁場要素之間滿足關系如式（3.1）。2 2 22 2 2 2sec coscos sintan tanX Y HX Y Z TT H I Z IX H D Y H DZ H I D Y X ，，（3.1）地磁矢量在世界各地存在著較大的差異

【參考文獻】：
期刊論文
[1]提高SINS/GNSS組合導航系統(tǒng)定位精度的方法研究[J]. 王健.  現(xiàn)代導航. 2014(01)
[2]一種GPS接收機自適應跟蹤環(huán)路設計[J]. 王新龍,宋帥,紀新春.  航空兵器. 2013(02)
[3]地磁/慣性組合導航系統(tǒng)半物理仿真研究[J]. 周瑩瑩,張延順,郭雷.  控制工程. 2011(S1)
[4]等效旋轉矢量法在旋轉彈姿態(tài)解算中的應用[J]. 李海濤,曹詠弘,祖靜.  測試技術學報. 2011(04)
[5]基于仿射模型變換的地磁匹配導航算法[J]. 羅詩途,任治新.  中國慣性技術學報. 2010(04)
[6]三子樣旋轉矢量優(yōu)化姿態(tài)算法在捷聯(lián)慣導中的研究[J]. 馬捷,孟超,王瑋,韓崇偉.  火炮發(fā)射與控制學報. 2009(03)
[7]Unscented卡爾曼濾波在飛航導彈地磁導航中的應用[J]. 胡正東,郭才發(fā),張士峰,蔡洪.  宇航學報. 2009(04)
[8]角速率輸入下圓錐補償算法的一般形式[J]. 楊勝,房建成.  北京航空航天大學學報. 2008(08)
[9]地磁匹配導航關鍵技術淺析[J]. 謝仕民,李邦清,劉峰,魯建.  飛航導彈. 2008(02)
[10]水下地磁導航技術研究綜述[J]. 蔡兆云,魏海平,任治新.  國防科技. 2007(03)

博士論文
[1]組合導航系統(tǒng)多源信息融合關鍵技術研究[D]. 袁克非.哈爾濱工程大學 2012
[2]捷聯(lián)慣導與組合導航系統(tǒng)高精度初始對準技術研究[D]. 錢偉行.南京航空航天大學 2010

碩士論文
[1]基于SINS/北斗的組合導航技術研究[D]. 葛牧川.內(nèi)蒙古大學 2017
[2]嵌入式GNSS/SINS超緊組合導航系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 陳克振.南京理工大學 2017
[3]基于地磁對彈體滾轉角動態(tài)對準的SINS/GPS組合導航算法設計與仿真[D]. 胡彬.南京理工大學 2017
[4]高動態(tài)環(huán)境下MSINS/GNSS組合導航系統(tǒng)研究[D]. 張憲國.中北大學 2015
[5]SINS/GPS緊密組合導航系統(tǒng)仿真研究[D]. 唐辛冰.湘潭大學 2014
[6]彈載SINS/GNSS組合導航系統(tǒng)研究[D]. 雷浩然.南京理工大學 2014
[7]地磁輔助慣性組合導航系統(tǒng)技術研究[D]. 段本印.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[8]基于DSP的GPS/SINS組合導航系統(tǒng)的研究[D]. 趙月園.長春工業(yè)大學 2011
[9]捷聯(lián)慣導和組合導航的仿真研究[D]. 李曉峰.西安電子科技大學 2010
[10]SINS/GPS/GM組合導航系統(tǒng)研究[D]. 李洪波.哈爾濱工業(yè)大學 2007



本文編號：2971590