航海多慣導(dǎo)協(xié)同定位與誤差參數(shù)估計(jì)
定 價(jià)：85 元
叢書名：國防科技大學(xué)慣性技術(shù)實(shí)驗(yàn)室優(yōu)秀博士學(xué)位論文叢書
- 作者：王林，吳文啟，魏國，何曉峰，練軍想 等 著
- 出版時(shí)間：2020/5/1
- ISBN：9787118120691
- 出 版 社：國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類：U675.6
- 頁碼：163
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《航海多慣導(dǎo)協(xié)同定位與誤差參數(shù)估計(jì)》針對(duì)艦艇用長航時(shí)高精度航海慣導(dǎo)冗余配置的情況，研究了慣導(dǎo)間的信息融合方法，以實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)信息的協(xié)調(diào)優(yōu)化和綜合處理。該書提出了基于聯(lián)合旋轉(zhuǎn)調(diào)制的多慣導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)合參數(shù)估計(jì)濾波算法，在保證冗余系統(tǒng)整體可靠性的條件下，提高導(dǎo)航參數(shù)的精度。以此為基礎(chǔ)，該書對(duì)該濾波算法的極區(qū)適用性進(jìn)行了分析研究。該書還研究了激光陀螺航海慣導(dǎo)相對(duì)性能在線評(píng)估方法，以優(yōu)選出精度更高的系統(tǒng)作為主慣導(dǎo)。針對(duì)艦載、艇載武器發(fā)射過程中的振動(dòng)環(huán)境影響激光陀螺精度的問題，該書研究了激光陀螺的g敏感性誤差機(jī)理及其標(biāo)定補(bǔ)償方法。
《航海多慣導(dǎo)協(xié)同定位與誤差參數(shù)估計(jì)》可為慣性導(dǎo)航專業(yè)的從業(yè)人員和在校研究生提供有益的參考。
為滿足現(xiàn)代艦艇長航時(shí)高精度導(dǎo)航定位的需求，國內(nèi)外對(duì)旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)開展了廣泛研究，在現(xiàn)有的慣性器件水平下，旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)的引人大幅度提高了慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度，進(jìn)而使得旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)在各類艦艇上得到了廣泛應(yīng)用。
為了保證可靠性，艦艇一般搭載多套、多類型的慣導(dǎo)系統(tǒng)，如靜電陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)、平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)、光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)、單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)、雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)等。冗余配置情況下，一般將一套系統(tǒng)作為主慣導(dǎo)系統(tǒng)，其余的系統(tǒng)作為熱備份系統(tǒng)，系統(tǒng)之間缺少信息融合。近年來，研究人員嘗試多套慣導(dǎo)組合應(yīng)用，通過信息融合的手段以期提高慣組的整體可靠性和導(dǎo)航精度，存在的問題是，尚沒有有效的信息融合方法和模型對(duì)慣導(dǎo)信息進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化和綜合處理。針對(duì)此問題，本書主要完成了以下工作：
�。�1）提出了一種新的基于聯(lián)合旋轉(zhuǎn)調(diào)制的多慣導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)合參數(shù)估計(jì)濾波算法，以多套慣導(dǎo)系統(tǒng)兩兩之間姿態(tài)、速度、位置誤差之差為濾波狀態(tài)，以慣導(dǎo)系統(tǒng)兩兩之間的速度、位置誤差之差為觀測(cè)量（或只采用位置差為觀測(cè)量）.在慣導(dǎo)系統(tǒng)之間的誤差特性呈現(xiàn)局部差異性或互補(bǔ)性條件下，可估計(jì)出慣導(dǎo)系統(tǒng)的部分（或全部）陀螺漂移、加速度計(jì)零偏：一方面可根據(jù)估計(jì)出的陀螺漂移、加速度計(jì)零偏監(jiān)控慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，另一方面通過輸出校正的方式，可一定程度上補(bǔ)償相應(yīng)的陀螺漂移、加速度計(jì)零偏造成的誤差的影響，在保證冗余系統(tǒng)整體可靠性的條件下，提高導(dǎo)航參數(shù)的精度。
（2）提出了基于格網(wǎng)坐標(biāo)系的多慣導(dǎo)系統(tǒng)協(xié)同定位方法，針對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)在高緯度（極區(qū)）地區(qū)的應(yīng)用問題，重新設(shè)計(jì)了聯(lián)合誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器，同時(shí)建立了聯(lián)合誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器在當(dāng)?shù)厮降乩碜鴺?biāo)系與格網(wǎng)坐標(biāo)系間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，使得多慣導(dǎo)協(xié)同定位方法具有了全球適用性，避免了極區(qū)子午線匯聚帶來的經(jīng)度及真北方位的計(jì)算問題。
�。�3）提出了聯(lián)合旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)相對(duì)性能在線評(píng)估方法，一套單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)與待評(píng)估的各雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)分別構(gòu)建聯(lián)合誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器，以不同濾波器估計(jì)得到的單軸系統(tǒng)方位陀螺漂移估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)差大小為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)各雙軸系統(tǒng)隨機(jī)誤差的大小進(jìn)行在線評(píng)估。半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)及實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)多套雙軸系統(tǒng)激光陀螺組件的隨機(jī)誤差相對(duì)差異大于等于總隨機(jī)誤差的10%時(shí)，可通過評(píng)估算法區(qū)分出精度更高的系統(tǒng)。
（4）提出了基于聯(lián)合旋轉(zhuǎn)調(diào)制的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法，針對(duì)雙單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)系統(tǒng)冗余配置的情況，設(shè)計(jì)了聯(lián)合誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器，對(duì)水平方向慣性器件的常值零偏進(jìn)行估計(jì)，補(bǔ)償速度輸出中的舒勒振蕩誤差和鋸齒狀速度誤差，并通過單軸系統(tǒng)輔助子慣導(dǎo)傳遞對(duì)準(zhǔn)的應(yīng)用驗(yàn)證了速度補(bǔ)償?shù)男Ч?br> �。�5）建立了激光陀螺的動(dòng)力學(xué)模型，詳細(xì)分析了激光陀螺g敏感性誤差的機(jī)理，得到了激光陀螺的g敏感性等效安裝誤差模型；當(dāng)存在角速度時(shí)，激光陀螺組件的g敏感性等效安裝誤差將會(huì)造成等效陀螺漂移；利用線振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生線振動(dòng)與角振動(dòng)并存的環(huán)境以激勵(lì)g敏感性誤差的影響，在此環(huán)境下利用優(yōu)化的誤差參數(shù)觀測(cè)方案對(duì)激光陀螺的g敏感性誤差參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，并對(duì)g敏感性誤差補(bǔ)償效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。補(bǔ)償激光陀螺的g敏感性誤差對(duì)于艦載、艇載慣導(dǎo)系統(tǒng)在力學(xué)環(huán)境下精度的提升具有重要意義。
由于作者的水平有限，書中難免有不足之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
第1章 緒論
1．1 研究背景
1．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1．2．1 國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)調(diào)制航海慣導(dǎo)研究現(xiàn)狀
1．2．2 多航海慣導(dǎo)信息融合技術(shù)研究現(xiàn)狀
1．2．3 二頻機(jī)抖激光陀螺g敏感性誤差研究現(xiàn)狀
1．3 本書主要內(nèi)容
第2章 冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)協(xié)同定位方法
2．1 旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)的誤差特性
2．1．1 坐標(biāo)系定義
2．1．2 捷聯(lián)式激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差特性
2．1．3 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)誤差特性
2．1．4 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)誤差特性
2．1．5 旋轉(zhuǎn)調(diào)制對(duì)慣性器件隨機(jī)噪聲的調(diào)制作用
2．1．6 結(jié)論
2．2 冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)聯(lián)合誤差參數(shù)估計(jì)
2．2．1 一維運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下雙加速度計(jì)聯(lián)合誤差參數(shù)估計(jì)
2．2．2 單通道冗余單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)合誤差參數(shù)估計(jì)
2．2．3 三維運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下冗余慣導(dǎo)系統(tǒng)聯(lián)合誤差參數(shù)估計(jì)
2．3 冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)協(xié)同定位方法
2．3．1 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)定位誤差預(yù)測(cè)模型
2．3．2 冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)協(xié)同定位方案設(shè)計(jì)
2．4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
2．4．1 仿真實(shí)驗(yàn)
2．4．2 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)
2．4．3 海上實(shí)驗(yàn)
2．5 本章小結(jié)
第3章 極區(qū)冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)協(xié)同定位方法
3．1 基于格網(wǎng)系的慣性導(dǎo)航編排及其誤差方程
3．1．1 格網(wǎng)坐標(biāo)系的定義
3．1．2 格網(wǎng)坐標(biāo)系下的慣性導(dǎo)航編排
3．1．3 格網(wǎng)坐標(biāo)系下的慣性導(dǎo)航誤差方程
3．2 基于格網(wǎng)系的冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)聯(lián)合誤差參數(shù)估計(jì)
3．2．1 格網(wǎng)坐標(biāo)系下表示的聯(lián)合誤差狀態(tài)方程
3．2．2 格網(wǎng)坐標(biāo)系下表示的觀測(cè)方程
3．2．3 可觀性分析
3．3 極區(qū)冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)協(xié)同定位方法
3．3．1 格網(wǎng)系下表示的單軸旋轉(zhuǎn)激光陀螺航海慣導(dǎo)定位誤差預(yù)測(cè)模型
3．3．2 極區(qū)冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)協(xié)同定位方案設(shè)計(jì)
3．3．3 聯(lián)合誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器極區(qū)應(yīng)用的幾個(gè)問題
3．4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3．4．1 仿真實(shí)驗(yàn)
3．4．2 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)
3．4．3 海上實(shí)驗(yàn)
3．5 本章小結(jié)
第4章 航海慣導(dǎo)相對(duì)性能在線評(píng)估與傳遞對(duì)準(zhǔn)方法研究
4．1 冗余雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)相對(duì)性能在線評(píng)估
4．1．1 基于參數(shù)估計(jì)一致性的冗余雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)相對(duì)性能在線評(píng)估方法
4．1．2 參數(shù)敏感性分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
4．1．3 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)
4．1．4 海上實(shí)驗(yàn)
4．2 基于單軸聯(lián)合旋轉(zhuǎn)調(diào)制激光陀螺航海慣導(dǎo)的傳遞對(duì)準(zhǔn)方法
4．2．1 聯(lián)合誤差狀態(tài)卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)
4．2．2 傳遞對(duì)準(zhǔn)方法設(shè)計(jì)
4．2．3 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
4．2．4 小結(jié)
4．3 基于降階卡爾曼濾波器的冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制航海慣導(dǎo)信息融合方法
4．3．1 降階卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)
4．3．2 基于降階卡爾曼濾波器的冗余旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣導(dǎo)協(xié)同定位方法
4．3．3 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
4．3．4 小結(jié)
4．4 本章小結(jié)
第5章 力學(xué)環(huán)境下激光陀螺g敏感性誤差標(biāo)定與補(bǔ)償
5．1 激光陀螺g敏感性誤差的機(jī)理分析
5．1．1 激光陀螺的動(dòng)力學(xué)模型
5．1．2 g敏感性等效安裝誤差模型
5．1．3 等效陀螺漂移機(jī)理分析
5．2 激光陀螺g敏感性誤差標(biāo)定與補(bǔ)償
5．2．1 誤差參數(shù)觀測(cè)模型
5．2．2 參數(shù)敏感性分析及優(yōu)化觀測(cè)方案設(shè)計(jì)
5．2．3 激光陀螺g敏感性誤差補(bǔ)償方法
5．2．4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5．3 優(yōu)化的激光陀螺g敏感性誤差模型及其標(biāo)定補(bǔ)償方法
5．3．1 優(yōu)化的激光陀螺g敏感性誤差模型
5．3．2 誤差參數(shù)觀測(cè)模型
5．3．3 參數(shù)敏感性分析及優(yōu)化觀測(cè)方案設(shè)計(jì)
5．3．4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
5．4 本章小結(jié)
第6章 全書總結(jié)
參考文獻(xiàn)
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