高精度雷射陀螺慣導系統非線性模型參數估計方法研究

《高精度雷射陀螺慣導系統非線性模型參數估計方法研究》是2016年6月出版的圖書，作者是楊傑、練軍想、吳文啟。

書籍信息

書名高精度雷射陀螺慣導系統非線性模型參數估計方法研究

書號978-7-118-10268-0

作者楊傑、練軍想、吳文啟

出版時間2016年6月

譯者

版次1版1次

開本16

裝幀平裝

出版基金

頁數242

字數280

中圖分類TN965

叢書名國防科學技術大學慣性技術實驗室優秀博士學位論文叢書

定價50.00

內容簡介

本書針對長航時航海導航和航空重力測量的高精度雷射陀螺慣導系統，實現了石英撓性加速度計μg量級的參數標定精度。根據石英撓性加速度計不同的誤差特性，分別建立了加速度計組件的線性測量模型和不同誤差特性的非線性測量模型。

針對加速度計組件不同的測量模型，本書提出了三種詳細的標定算法，分別為基於轉動矢量觀測的參數分立標定算法，基於重力值觀測的參數分立標定算法，基於姿態自主測量的參數系統級標定算法。在此基礎上，本書還給出了高精度慣導系統參數標定精度綜合驗證和評估的有效方法。作者對書中涉及的重要模型和算法進行了嚴格的理論推導，並給出了大量詳細的工程實例，可為慣性導航專業工程師和在校研究生提供有益的參考和指導。

目錄

第1章　緒論1

1．1　研究動機1

1．2　基礎準備3

1．2．1　慣導系統參數估計3

1．2．2　慣性器件溫度誤差模型參數估計9

1．2．3　慣導系統狀態估計可觀性分析12

1．3　本書擬解決的主要問題13

1．4　本書的主要內容和研究成果15

第2章　溫變環境中高精度雷射陀螺非線性溫度誤差模型參數估計18

2．1　雷射陀螺標定參數溫度漂移誤差形成機理18

2．1．1　雷射陀螺標度因數溫度漂移誤差形成機理18

2．1．2　雷射陀螺零偏溫度漂移誤差形成機理19

2．2　雷射陀螺標定參數溫度誤差對慣性導航姿態解算精度

影響分析20

2．2．1　雷射陀螺角增量測量誤差溫度參數模型20

2．2．2　雷射陀螺標定參數溫度誤差對姿態解算精度

影響分析22

2．3　雷射陀螺標度因數溫度誤差特性實驗研究29

2．3．1　實驗對象29

2．3．2　試驗方案30

2．3．3　實驗結果32

2．4　雷射陀螺零偏溫度誤差特性實驗研究34

2．4．1　實驗對象34

2．4．2　實驗方案34

2．4．3　靜態溫度誤差參數模型試驗34

2．4．4　動態溫度誤差參數模型實驗36

2．4．5　雷射陀螺測試電路溫度實驗42

2．5　本章小結44

第3章　基於雷射陀螺組件輔助姿態測量的高精度石英撓性加速度計

組件非線性模型參數估計45

3．1　石英撓性加速度計非線性誤差特性機理分析45

3．1．1　石英撓性加速度計非線性脈衝測量模型45

3．1．2　石英撓性加速度計非線性交叉耦合項誤差機理46

3．2　石英撓性加速度計非線性誤差對慣性導航解算性能分析49

3．2．1　北向通道誤差傳播規律51

3．2．2　東向通道誤差傳播規律55

3．3　石英撓性加速度計組件非線性模型參數的兩步估計算法58

3．3．1　基於雷射陀螺組件敏感軸方向約束的機體坐標系

定義58

3．3．2　雷射陀螺組件和石英撓性加速度計組件的測量模型59

3．3．3　慣性組合非線性測量模型參數的標定61

3．3．4　實驗結果及驗證分析67

3．3．5　參數標定精度及誤差分析73

3．3．6　結論74

3．4　航海導航套用中石英撓性加速度計組件非線性模型參數標定75

3．4．1　一種改進的石英撓性加速度計組件非線性測量模型77

3．4．2　石英撓性加速度計組件非線性模型參數的疊代估計

算法80

3．4．3　石英撓性加速度計組件非線性項誤差的實時補償83

3．4．4　非線性模型參數疊代估計算法仿真驗證85

3．4．5　非線性模型參數疊代估計算法實驗驗證90

3．4．6　結論94

3．5　石英撓性加速度計組件非線性模型參數系統級標定94

3．5．1　相關坐標系定義94

3．5．2　石英撓性加速度計組件非線性系統級參數標定模型95

3．5．3　石英撓性加速度計組件非線性模型參數的系統級

標定96

3．5．4　石英撓性加速度計組件系統級參數標定仿真驗證100

3．5．5　結論108

3．6　本章小結108

第4章　重力場內高精度石英撓性加速度計組件非線性模型參數估計110

4．1　石英撓性加速度計組件線性模型參數的疊代估計算法110

4．1．1　石英撓性加速度計組件線性脈衝測量模型111

4．1．2　無姿態基準條件下加速度計組件線性模型參數一步

估計算法112

4．1．3　無姿態基準條件下加速度計組件線性模型參數疊代

估計算法114

4．1．4　兩種無姿態基準參數估計算法的最佳化觀測編排120

4．1．5　基於仿真分析的兩種無姿態基準標定算法性能比較122

4．2　考慮二次平方項誤差的非線性模型參數的疊代估計算法124

4．2．1　考慮二次平方項誤差的加速度計組件非線性脈衝

測量模型124

4．2．2　考慮二次平方項誤差的非線性模型參數疊代估計

算法125

4．2．3　二次平方項係數最佳化觀測位置編排127

4．2．4　疊代標定算法仿真驗證128

4．3　考慮交叉耦合項誤差的非線性模型參數的疊代估計算法130

4．3．1　考慮交叉耦合項誤差的加速度計組件非線性脈衝

測量模型130

4．3．2　考慮交叉耦合項誤差的非線性模型參數疊代

估計算法131

4．3．3　交叉耦合項係數最佳化觀測編排133

4．3．4　疊代標定算法仿真驗證135

4．4　重力場空間加速度計組件參數標定與模型最佳化選擇的

實驗驗證137

4．5　本章小結140

第5章　溫變環境中高精度石英撓性加速度計組件非線性溫度誤差模型

參數估計142

5．1　石英撓性加速度計溫度誤差形成機理及對慣性導航解算性能

分析142

5．1．1　石英撓性加速度計表頭溫度誤差形成機理分析142

5．1．2　石英撓性加速度計標定參數溫度誤差對慣性導航解

算性能分析143

5．2　轉動矢量連續觀測下加速度計組件非線性溫度誤差模型參數

標定149

5．2．1　石英撓性加速度計組件熱平衡過程分析150

5．2．2　石英撓性加速度計組件熱參數的比力積分增量線性

測量模型151

5．2．3　溫變環境中加速度計組件非線性溫度誤差模型參數

的標定152

5．2．4　基於特殊卡爾曼濾波算法的非線性溫度誤差模型

參數估計153

5．2．5　系統冷啟動過程中非線性溫度誤差模型參數標定結果

及驗證155

5．2．6　結論158

5．3　重力值連續觀測下加速度計組件非線性溫度誤差模型參數

標定158

5．3．1　一種新的石英撓性加速度計組件非線性溫度參數

模型159

5．3．2　基於重力值連續觀測的石英撓性加速度計組件熱參數

標定162

5．3．3　恆溫環境中雷射陀螺組件和加速度計組件相對姿態

參數標定171

5．3．4　恆溫環境中加速度計組件尺寸效應參數標定172

5．3．5　石英撓性加速度計組件熱參數標定結果及實驗驗證177

5．3．6　石英撓性加速度計組件尺寸效應參數標定結果及實驗

驗證184

5．3．7　結論185

5．4　基於疊代估計的加速度計組件非線性溫度誤差模型參數外場

標定186

5．4．1　石英撓性加速度計組件非線性溫度參數外場標定

模型186

5．4．2　基於疊代估計的非線性溫度誤差模型參數外場標定

算法187

5．4．3　加速度計組件非線性溫度誤差模型參數最佳化觀測編排189

5．4．4　加速度計組件非線性溫度誤差模型參數外場標定

結果及驗證191

5．4．5　結論194

5．5　本章小結194

第6章　初始位置未知環境中慣導系統非線性模型參數估計196

6．1　初始位置未知條件下慣導系統的多位置對準算法196

6．1．1　初始位置未知的解析粗對準算法197

6．1．2　初始位置未知的多組位置轉動精對準算法199

6．2　初始位置已知條件下慣導系統多位置對準可觀性201

6．3　初始位置未知條件下慣導系統多位置對準可觀性202

6．3．1　PWCS可觀性分析的充分條件202

6．3．2　修正的PWCS可觀性分析方法205

6．4　初始位置未知條件下慣導系統多位置對準仿真和實驗212

6．4．1　仿真驗證212

6．4．2　實驗驗證217

6．5　本章小結221

第7章　總結和展望223

7．1　本書總結223

7．2　研究展望231

參考文獻23"