捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)理論與方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 1
1.1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 1
1.1.2 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 2
1.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的初始對準(zhǔn) 3
1.2.1 初始對準(zhǔn)問題的描述 3
1.2.2 初始對準(zhǔn)方法的綜述 4
1.2.3 初始對準(zhǔn)中基座運(yùn)動(dòng)的定義與分類 7
1.3 本章小結(jié) 7
第2章 SINS導(dǎo)航解算與誤差傳播規(guī)律 8
2.1 引言 8
2.2 地球描述與常用坐標(biāo)系的定義 8
2.3 SINS導(dǎo)航解算算法 10
2.3.1 SINS姿態(tài)更新 10
2.3.2 SINS速度更新 11
2.3.3 SINS位置更新 11
2.4 SINS誤差傳播方程 12
2.4.1 儀表誤差模型 12
2.4.2 姿態(tài)誤差方程 13
2.4.3 速度誤差方程 15
2.4.4 位置誤差 16
2.4.5 SINS常用誤差模型 16
2.5 靜止條件下的SINS誤差模型 17
2.5.1 誤差模型與誤差動(dòng)態(tài)特性 17
2.5.2 系統(tǒng)誤差時(shí)域解 20
2.6 本章小結(jié) 23
第3章 SINS初始對準(zhǔn)的基本原理與方法 24
3.1 引言 24
3.2 初始對準(zhǔn)的基本原理 24
3.2.1 姿態(tài)矩陣與失準(zhǔn)角的描述 24
3.2.2 地球運(yùn)動(dòng)與初始對準(zhǔn)的信息源 26
3.2.3 已對準(zhǔn)設(shè)備與初始對準(zhǔn)信息源 31
3.2.4 地磁場信息與初始對準(zhǔn)信息源 32
3.3 初始對準(zhǔn)的基本方法 33
3.3.1 數(shù)學(xué)解析法 33
3.3.2 反饋控制法 34
3.4 Kalman濾波理論與方法 35
3.4.1 Kalman濾波原理 35
3.4.2 非線性濾波器EKF 38
3.5 本章小結(jié) 40
第4章 基于雙矢量定姿的靜基座解析對準(zhǔn) 41
4.1 引言 41
4.2 基于重力加速度與地球自轉(zhuǎn)的解析粗對準(zhǔn) 41
4.2.1 雙矢量選擇 41
4.2.2 解析粗對準(zhǔn)的精度分析 43
4.3 基于重力視加速度的解析對準(zhǔn) 46
4.3.1 基于重力視加速度的解析對準(zhǔn)原理 46
4.3.2 基于重力視加速度的解析對準(zhǔn)精度分析 48
4.3.3 雙矢量定姿中矩陣病態(tài)性分析 51
4.3.4 兩種解析方法的比較分析 53
4.4 基于重力視加速度解析對準(zhǔn)的改進(jìn) 54
4.4.1 基于重力視速度的解析對準(zhǔn)方法 54
4.4.2 基于參數(shù)辨識(shí)與視加速度重構(gòu)的解析對準(zhǔn)方法 55
4.4.3 基于重力視加速度解析對準(zhǔn)方法改進(jìn)前后的比較 58
4.5 無緯度條件下的基于重力視加速度解析對準(zhǔn)方法 58
4.5.1 基于重力視加速度無緯度解析對準(zhǔn)基本原理 58
4.5.2 基于重力視加速度無緯度解析對準(zhǔn)算法 59
4.6 本章小結(jié) 61
第5章 基于多矢量定姿的動(dòng)基座解析對準(zhǔn) 63
5.1 引言 63
5.2 導(dǎo)航坐標(biāo)系速度輔助條件下的多矢量解析對準(zhǔn) 63
5.2.1 運(yùn)動(dòng)基座條件下的比力方程與初始對準(zhǔn) 63
5.2.2 基于四元數(shù)描述的多矢量定姿問題 66
5.2.3 Wahba問題求解 67
5.3 載體坐標(biāo)系速度輔助條件下的多矢量解析對準(zhǔn) 69
5.4 本章小結(jié) 70
第6章 基于經(jīng)典控制理論的羅經(jīng)法對準(zhǔn) 71
6.1 引言 71
6.2 靜基座條件下的羅經(jīng)法對準(zhǔn) 71
6.2.1 水平精對準(zhǔn) 71
6.2.2 方位精對準(zhǔn) 75
6.2.3 羅經(jīng)法對準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置 78
6.3 運(yùn)動(dòng)基座條件下的羅經(jīng)法對準(zhǔn) 80
6.3.1 基于外部速度/位置輔助的行進(jìn)間羅經(jīng)對準(zhǔn)設(shè)計(jì) 80
6.3.2 運(yùn)載體機(jī)動(dòng)與回路參數(shù)設(shè)計(jì) 81
6.4 基于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)/回溯計(jì)算的羅經(jīng)法對準(zhǔn) 82
6.4.1 SINS數(shù)學(xué)平臺(tái)與數(shù)據(jù)回溯利用的原理 82
6.4.2 基于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)/回溯計(jì)算的羅經(jīng)法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 83
6.5 本章小結(jié) 86
第7章 基于現(xiàn)代控制理論的組合對準(zhǔn) 88
7.1 引言 88
7.2 組合對準(zhǔn)的原理與方案設(shè)計(jì) 88
7.2.1 組合對準(zhǔn)的基本原理 88
7.2.2 組合對準(zhǔn)中狀態(tài)量的選擇 89
7.2.3 組合對準(zhǔn)過程校正方式的選擇 90
7.2.4 濾波參數(shù)的設(shè)計(jì)選擇 92
7.3 基于運(yùn)載體零速約束的組合對準(zhǔn) 92
7.3.1 基于比力匹配的組合對準(zhǔn) 93
7.3.2 基于零速約束的組合對準(zhǔn) 97
7.3.3 零速約束條件下的比力匹配與速度約束方案比較 102
7.4 基于外部線運(yùn)動(dòng)信息輔助的組合對準(zhǔn) 102
7.4.1 基于導(dǎo)航坐標(biāo)系速度信息輔助的組合對準(zhǔn) 102
7.4.2 基于位置信息輔助的組合對準(zhǔn) 105
7.4.3 基于導(dǎo)航坐標(biāo)系速度+位置信息輔助的組合對準(zhǔn) 108
7.4.4 基于載體坐標(biāo)系速度信息輔助的組合對準(zhǔn) 109
7.5 組合對準(zhǔn)與羅經(jīng)法對準(zhǔn)的比較分析 111
7.5.1 相似性分析 111
7.5.2 相異性分析 113
7.6 本章小結(jié) 113
第8章 組合對準(zhǔn)中的可觀測性分析 114
8.1 引言 114
8.2 線運(yùn)動(dòng)匹配的組合對準(zhǔn)中誤差解析條件分析 114
8.2.1 速度匹配基本原理 114
8.2.2 速度匹配中的各狀態(tài)量解析條件分析 115
8.2.3 基于速度匹配的組合對準(zhǔn)問題再分析 119
8.3 本章小結(jié) 122
第9章 基于現(xiàn)代控制理論的傳遞對準(zhǔn) 123
9.1 引言 123
9.2 傳遞對準(zhǔn)的基本原理 123
9.2.1 傳遞對準(zhǔn)中的時(shí)空一致性問題 123
9.2.2 傳遞對準(zhǔn)的匹配模式與機(jī)理 124
9.3 主/子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間信息空間一致性問題建模 125
9.3.1 主/子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間安裝誤差問題 125
9.3.2 主/子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間準(zhǔn)靜態(tài)撓曲變形 126
9.3.3 主/子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間高頻撓曲變形 126
9.3.4 主/子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)之間桿臂效應(yīng) 128
9.4 測量參數(shù)匹配 129
9.4.1 加速度計(jì)測量參數(shù)匹配 129
9.4.2 陀螺儀測量參數(shù)匹配 136
9.4.3 加速度計(jì)/陀螺儀測量參數(shù)組合匹配 141
9.5 計(jì)算參數(shù)匹配 142
9.5.1 姿態(tài)匹配 142
9.5.2 速度匹配 148
9.5.3 位置匹配 148
9.5.4 速度+姿態(tài)匹配 149
9.6 組合參數(shù)匹配 151
9.7 艦載環(huán)境下基于速度+航向匹配的對準(zhǔn)方案設(shè)計(jì) 152
9.7.1 問題分析 152
9.7.2 傳遞對準(zhǔn)中的速度+航向?qū)?zhǔn)方案 152
9.8 本章小結(jié) 155
第10章 地磁場輔助解析對準(zhǔn) 156
10.1 引言 156
10.2 地磁場輔助解析對準(zhǔn)方法及分析 156
10.2.1 地磁場分布特點(diǎn) 156
10.2.2 地磁場輔助解析方位對準(zhǔn)方法 156
10.2.3 地磁場輔助解析方位對準(zhǔn)的精度分析 157
10.3 磁力計(jì)的誤差分析與標(biāo)定補(bǔ)償 158
10.4 基于互補(bǔ)濾波方法的地磁場輔助解析對準(zhǔn) 160
10.5 本章小結(jié) 160
參考文獻(xiàn) 161