基于多观测量的惯导传递对准精度评估方法

摘要

随着世界局部战争的日益发展，为适应现代战争的需要，舰载战术武器现已发展成为主要的中等规模打击性武器。由于舰载战术武器的飞行时间相对较短，因此，其导航精度主要取决于舰载主惯导传递对准的精度。但传递对准结束子惯导进入导航阶段时刻的初始姿态误差角，无法通过直接测量得到，只能通过间接估计的方法获取。因此，如何设计传递对准精度评估方法以评价传递对准的对准性能，成为舰载领域的重要研究方向。
　　本文针对于惯导系统，基于可观测性分析开展了传递对准精度评估方法的研究。针对舰船机动不足的问题，设计基于主惯导姿态变化量的传递对准精度评估方法，通过计算机仿真及可观测性分析，验证该方法的正确性及有效性。
　　在对传递对准精度评估基本理论进行深入研究的基础上，介绍了传递对准精度评估技术中涉及的外部参考系统及量测匹配量的选取；根据捷联式惯导系统的基本误差方程，推导建立了精度评估系统的数学模型；在详细分析两种最优平滑估计算法的基础上，通过计算机仿真，利用两种平滑算法分别实现了传递对准的精度评估；通过分析线性机动强度对方位失准角估计效果的影响，引出了对传递对准精度评估系统进行可观测性分析的重要性。以分段线性定常系统的可观测性分析理论为基础，利用基于奇异值分解法对不同参考信息和不同机动方式下的精度评估系统进行可观测性及可观测度仿真分析，引出了设计非机动模式下，引入多观测量进行传递对准精度评估的必要性。针对方位失准角估计效果受限于舰船低机动能力的问题，设计了基于主惯导姿态变化量信息辅助差分 GPS信息的精度评估方法，并通过可观测性分析验证了该方法了正确性及有效性。针对RTS固定区间平滑算法中存在的数据存储量大的问题，提出了一种滤波存数据更少的改进型RTS平滑新算法，在不改变RTS算法公式的前提下有效减少了滤波过程中需要存储的数据；将改进型RTS算法应用于所设计的传递对准精度评估系统，与传统RTS平滑算法在滤波过程中的存储量进行对比分析，得出所设计的RTS平滑算法在存储量上减少约1/3左右；对于具体问题中固定区间平滑算法的选用具有一定的参考价值。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究发展概况

1.3 论文的主要研究内容

第2章 传递对准精度评估基本方法性能分析

2.1 引言

2.2 传递对准精度评估技术的基础

2.3 信号估计算法

2.4 性能仿真及结果分析

2.5 线性机动强度对方位失准角估计的影响分析

2.6 本章小结

第3章 基于奇异值分解的系统可观测性分析

3.1 引言

3.2 分段线性定常系统可观测性分析理论

3.3 基于奇异值分解的系统可观测性分析

3.4 系统可观测性分析仿真及结果分析

3.5 本章小结

第4章 基于主惯导姿态变化量的精度评估方法设计

4.1 引言

4.2 基于主惯导姿态变化量的传递对准精度评估方法

4.3 传递对准精度评估新方法的仿真及分析

4.4 系统可观测性分析

4.5 本章小结

第5章 改进型RTS固定区间平滑算法设计

5.1 引言

5.2 高斯线性模型与卡尔曼滤波

5.3 RTS固定区间平滑算法

5.4 改进型RTS固定区间平滑算法

5.5 改进型RTS固定区间平滑算法性能分析

5.6 改进型RTS平滑算法计算量分析

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢