可 用C b 表 示

发布日期:2016/6/29 16:34:10   点击量:    

  西北工业大学硕士学位论文 第二章 捷联惯导系统的初始瞄准手艺 第二章 捷联惯导系统的初始瞄准手艺 2 . 1 概述 惯导系统是一种自从式系统。 它不需要任何报酬的外部消息. 只需给定 前提 ( 例如初始速度、等) ,便可按照系统中的惯性元件测童的比 力和角速度通过计较机及时计较出各类参数。 因为 “ 平台” 是测盘比较的基 准,因而, “ 平台”的初始瞄准就很是主要。对于平台惯性系统,初始瞄准 的使命就是要将平台调整到给定的坐标系的标的目的上;对于捷联惯性系 统, 因为捷联矩阵起到 “ 数学平台” 的感化, 因而工做一起头就需要获得捷 联矩阵的初始值, 以便完成的使命。 明显若何获得捷联矩阵的初值就成了首 先必需处理的问题, 即初始瞄准问题。 因为初始瞄准对于惯导系统的精度取启动 时间 ( 或反映时间) 有着间接的关系, 所以一曲被看做一项环节手艺, 从而成为 近年来惯导界的研究热点之一。 初 始 对 准 具 有多 种 形 式 阳 : ( 1 )按瞄准的阶段来分:惯导系统的初始瞄准一般分为两个阶段:第一阶 段为粗瞄准, 对平台进行程度取方位粗调, 要求尽快的将平台瞄准正在必然的精度 范畴内, 为后续的瞄准供给根本, 所以要求速度快, 精度能够低一些。 第二阶段 为梢瞄准,是正在粗瞄准的根本长进行,要求正在瞄准精度的前提下尽量快。 ( z ) 按瞄准轴系来分:取地舆坐标系为坐标系的环境下,初始瞄准可 分为程度瞄准和方位瞄准。正在平台惯导系统中, 物理平台凡是先辈行程度瞄准, 然后同时进行平台的程度取方位瞄准; 正在捷联惯导系统中的数学平台, 一般程度 瞄准取方位瞄准是同时进行的。 ( 3 )按基座的 活动形态来分:按照安拆惯导系统所正在基座 ( 室内的测试台 或运载体) 的活动形态可分为静基座瞄准和动基座瞄准。 动基座瞄准凡是是正在运 载体活动形态下进行的。 ( 4 ) 按对外部消息的依赖程度来分: 惯导系统只依托沉力矢量和地球速度 矢盆通过解析方式实现的初始瞄准称为自 从式瞄准, 此时不需要其它外部消息, 自 从性强, 但精度不高; 非自 从式瞄准可通过机电或光学方式将外部参考坐标系 引入系统, 使平台瞄准至坐标系。 正在捷联式惯导系统的粗瞄准阶段, 可引入 从惯导系统的航向姿势消息, 敏捷将数学平台瞄准坐标系, 减小初始失准角。 正在精瞄准阶段, 可采用受控瞄准方式, 操纵其它设备 ( 如G P S 、里程仪等) 供给的消息 ( 如位里和速度等)做为t测消息,通过卡尔曼滤波实现切确瞄准。 ( 5 )按照瞄准过程中利用的参考消息的分歧来分:初始瞄准又可分为自 对 准、传送瞄准和空中瞄准方式。自 瞄准操纵的是天然基准消息: 沉力加快度和地 球自 转角速度; 传送对原则是以从惯导为基准, 使子惯导成立的坐标系取从 惯导己成立的坐标系沉合:空中 瞄准是按照其它系统供给的参数 ( 如、 速度等) 取惯导系统获得的比拟 较的误差来估量惯导系统的失准角, 从 而进行校正。 初始瞄准精度和瞄准的时间是惯导系统进行初始瞄准时的两项主要手艺指 A 些A t 丝+ * * i 逆 ‘一 — - — 一 2兰从 垄 夔 旦 些 遨 些 逊 过鱼述 标。 初始瞄准精度影响惯导系统的机能, 初始瞄准时间标记着快速反映能力, 因 此耍求初始瞄准精度高、 瞄准时间短, 即精而快。 为了达到这一要求, 陀螺和加 速度计必需具有高的精度和不变性,系统的 鲁棒性要好,对的干扰不。 因而初始瞄准是惯导系统最主要的环节手艺之一, 近年来成为国表里学者研究的 热点。 设想初始瞄准方案所采用的方式凡是可分为两大类: 一类是荃于典范 节制理 论的瞄准方式, 称为频域法或典范法; 另一类是基于现代节制理论的形态空间法, 也称最优估量方式或卡尔曼滤波方式. 动基座瞄准一般都是采用外部消息, 并通 过卡尔曼滤波来实现, 一般来讲, 这些方式瞄准速度快, 因此适合于灵活性要求 高的 场合。 而正在静荃座前提下, 捷联惯导系统的 加快度计的输入量为一 扩, 陀螺 仪 的 输 入 盘 为 地 球自 转角 速 率d i 6 e , 因 此一 扩和碟I N L 成为 初 始 对 准的 基 准。 将陀 螺取加快度计的输出引入计较机, 通过计较机就能够计较出捷联矩阵的初始值。 因而, 陀螺仪和加快度计的误差会导致瞄准误差: 瞄准时飞翔器的千扰活动也是 发生瞄准误差的主要因紊。 因而滤波手艺对捷联系统特别主要, 常操纵卡尔曼滤 波的方式来完成瞄准。 2 . 2 捷联惯性系统的初始瞄准手艺 正在系统进入形态时, 但愿正在计较机中成立一个可以或许精确的描述机体 坐标系b 取当 地地舆坐标系 ( 即导 航坐标系) t 之间的坐标变换阵砚,以 便 参数正在准确的根本上计较。 捷联惯导系统初始瞄准的目 的恰是力求正在计较机中建 立 如许一个坐标变换阵C , b 。 捷 联惯导系 统初始瞄准的根本是数学 平台 ( 捷联矩阵C e ' ) 的误差方程。 对 准的批改消息, 除了加谏度计的输出消息外, 还操纵陀螺仪的输出 消息。 程度对 些t 兰 述 望 些 丝 丝3 c 一 一- 箩 二 章捷 联 惯 导 系 统 的 初 蜂 x f 准 技 术 准精度取决于加快度计的丈量精度,方位瞄准精度取决于等效东向陀螺仪的漂 移。 因而,为了提高捷联惯导系统的初始瞄准精度, 必需对惯性仪表的误差进行 弥补。 正在捷联惯导系统中惯性仪表间接固联正在载体上, 以计较数学平台取代物理 平台,其初始瞄准就是确定初始时辰从机体坐标系到地舆坐标系 ( 坐标系) 的 初始 捷联矩阵C 6 , 初始瞄准过 程分为粗瞄准和精瞄准两 个阶段: 起首 进行粗 瞄准, 其特点是瞄准速度快, 瞄准精度较低, 仅为进一步精瞄准供给一个满脚要 求 的 初 始 捷联 矩阵C b ; 正在 精 对 准 阶 段, 通 过处 理 惯 性 仪 表 的 输出 信 息 及 外 里 测 消息, 切确简直定计较数学平台取地舆坐标系的失准角, 从而成立起精确的初始 捷 联 矩阵暇。 图1 - 1 为 初 始对 准的 道理 方框图 [ 4 1 图1 - 1初始瞄准道理方框图 2 . 2 . 1 粗瞄准 对于粗瞄准来说, 要求尽快的将平台调整到某一精度范畴之内, 缩短瞄准时 间是其次要目标。 C 二 只 有通过计较机计较得出, 计较获得的 捷联 矩阵为《。 设想算地舆坐标 系( i ) 到现实地舆坐标系 ( )的 t 夹角为l p ` , 并可暗示为: r . . ee 三 ee 试 喊 ra诚 . . L 材 向 量7 ‘ 的否决称矩阵为: 工 一 西北工业大学硕士学位论文 r.‘ . L ‘1 .1几 J 第二章 捷联惯导系统的初始瞄准手艺 一 v 二 } y 0 P I 二 一 尹f x 0 P x 一 9 ) 二 - 0 矩阵心能够 通 过 加 速 度 计 取 陀 螺的 测 盘 值 来 计 算。 但 是 外 部提 供 的 信 息《 终究是粗略的, 不克不及精确的描述机体坐标系取本地地舆坐标系之间的实正在角度关 系, 也就是初始计较地舆坐标系取抱负地舆坐标系不完全沉合, 其间小角度误差 矩阵为I D f 。 当 耳求 得以 后 , 若 能 求 得 误 差 角 矩 阵 ( ` , 并 根 据 计 算 捷 联 矩 阵 取 实 际 捷 联 矩阵的关系 《= C ; e b = ( j 一 4 V ) 《 便 可 对瓦修 正 , 从 而 获 得 更 准 确 的 疏, 即 : 《二 ( I 一 O f ) 一 , C n = ( I + ( V ) C ' , 正在进行初始瞄准时,本地的经度久 和纬度L 是已知的,因而沉力加快度和地 球自 转角速度正在地舆坐标系的分量都是确定的,它们可暗示为: 尸 .1 . Iee 『t l t,十 } 一 阳1 10卜 ‘ 9 9 g ‘ 二 C f h - f ( 2 - 2 ) l二 C r b & u r i : b = 口p f f 由 以 上 三 个向 盈 等 式 能够 写出 九 个 标 里 方 程, 由 于g b 取 A m 能够 测 得, 而i t , m , , F l , Y r 均 可 通 过 计 算 得 到 , 因 此 联 立 求 解 九 个 标 最 方 程就 能够 求 出 砚的 九 个元素。 一 g 一 一 = 一 一 『 十 g 9 ! 一 ‘ L 叽叽 吮 . r eses.胜胜毛 1,L 0 嗽 叭c o s L 叭s i n L 一 一 然 后由9 r 取4 e 形成一个新向 盈Y ,即 Y=9 XWf e 按照地舆坐标系取机体坐标系之间的转换矩阵可得下列公式: 将式 ( 2 - 2 ) 两边转置, 并 考虑C 8 为正交矩阵,于是 胜 1 . t J ( 2 - 1 ) 西北工业大学硕士学位论文 第二章 捷联惯导系统的 初始瞄准手艺 ( 2 - 3 ) ( g b ) T = ( g r ) T 侧 ( W f e ) T = ( ) F f s ) T C " ( i , b ) T = ( F t ) T 《 将式 ( 2 - 3 )写成分块矩阵形式,则有: 曰 leseseseseseseseses.eseseses ( 牙 6 ) T - 一 由式 ( 2 - 4 ) 可得 . . . , ........ ....... ( g r ) T ( 武) T ( F T,易发棋牌斗地主下载 ( 2 - 4 ) 「一 r卫.eseses..eses es . we es卫 .ee l 』 r‘ ... es . . .. .es . . . ee 一 ( g b ) T ( 2 - 5 ) 正在 测 得k b 取碟的 基 础上, 计 算出 Y ' " Y f , 然后就能够按照式 ( 2 - 5 )计较 瞄准矩阵, . . o 出 初始矩阵风, 故式 ( 2 - 5 ) 暗示的 矩阵叫 做“ 由式 ( 2 - 1 )可得: 而式 〔 2 - 5 )中尸为: 1 F b = 9 b x c o s C . ‘ ‘ 冲 ( 武 ) T ( 碟 ) T ! l es ...J - - 卫 .esL 0 --g 0 9 』 S t r 一 g 0 c o s L s i n L - - 一 - 0 r.es.eses卫eses es l g o ) , , c o s L 0 0 一 - b公 b 恻 b 心 = 一 - 8 0 g ; b g : g 0 一 w } b b f c r i u e x y g y b s 6 一 。 b g b 一 。 b c g x 一 。 b g y b 劣斌 『 l se eseseses...J 仍 0 口 .. . . ! 卫 L 西北工业大学硕士学位论文 第二章 捷联惯导系统的初始瞄准手艺 将Y i 、了取武代入 式( 2 - 5 ) 得: rteses胜1 胜飞 下 .,.....‘ 胜,,刁,L 0 0 二- s e c L 9 O ) i e ? t g L止s e c L g 口k 式( 2 - 7 ) 中 的 g x , g Y b , g , 可 用 加 速 度 计 的 输 出 对、 f x b ` f y b , ` f x b 来 近 似 代 替 , W i b e x 、 , 呱、 W i b e 1 ' . W i b s : 可 由 陀 螺 仪 的 输 出 W i b x 、 - 硫 W i 1 b 6 4 、 1 W i b b x 来 近 似 代 替 , 式 中 对 准 点 的 纬 度L 和 沉 力加 速 度g 的 切确 值 可 做 为已 知 数 输入系 统,W i e 为 常 数。 按 式( 2 - 7 ) 计 算 出 的 ,为 l C 近 似 值, 可 用C b 表 示 。 进 行 对 准 矩阵 的 计 算 也 就 是 完 成了 粗 对 准。 弓 将 测 量 得 到的8 ‘ 取碟代 入 式( 2 - 6 ) 便 可 获得C的 九 个 元 素 C 产 s g e w e L , e ( ( 0 ' , g y - ( ) ' Y g b ) , s e c L 叭2 =— 9 01 ( e C 3 = } s g e w e - i L e ( { } b i " Y ‘ - e . g ' ! ) q , 二 星 些 十 左s e c L g Oi e 】‘ , s e 7 七2 2 =— ) b . 。 g l 0 t 9 LO } C 2 3 二 K q L叭 , 9 七 七 3 2 = ̄ — 。 _ _9 b ‘3 3= 逐个 - 一 1- 9 ( 2 - 6 ) } U t l i } g i 一 。 b : 9 Y # b。 0 ( h i e x g : b 一b o i e _ " ¥ b } b t e Y g x b 一 。 b i e x 9 9 Y b 一 g O姆  ̄召 留 ‘ S C C乙 g 鱿屹 s CC 儿 ( } 。 h L g = b - v " , g x b ) 就, 呱 e - 劣呱 ( 2 - 7 ) 西北工业大学硕士学位论文 第二章 捷联惯导系统的初始瞄准手艺 2 . 2 . 2精瞄准 精 对 准的目 的 是 正在 粗 对 准的 基 础 上 用 捷 联 矩 阵C b ` ' 替 换《矩阵 , 对 准 精 度 是 从 要目标。心 矩阵比 粗瞄准竣事时 的捷联矩阵《更精 确的 描述机体坐标系b 取 当 地地舆坐标系t 的 关系, 精瞄准的 过程就是t , 系自 动趋近t 系的 过程. 此外, 正在粗瞄准中没有考虑陀螺和加快度计的测盘误差, 因为陀螺仪漂移和加快度计误 差均为随机误差, 为提高瞄准精度, 精瞄准中必需加以 考虑。 一般正在精瞄准过程 中要进行陀螺仪的测漂和定标, 进一步弥补陀螺的漂移率和标定的刻度系数, 以 提高瞄准精度。 精瞄准阶段, 通过处置惯性仪表的输出 消息及外量测消息, 切确 估量出计较参考坐标系取实正在坐标系之间的小失准角, 从而成立起精确的初 始捷联矩阵。精瞄准竣事时的精度就是平台 进入导 航工做形态时的 初始精度。 惯导系统典范初始瞄准方式是墓于典范节制理论的频域阐发法, 无论是程度 瞄准回实现程度瞄准, 仍是方位瞄准回完成方位瞄准都将飞翔器的干扰活动 取为常值, 现实上飞翔器的干扰活动是随机的。 正在捷联惯导系统初始瞄准中, 突 出的问题是消弭飞翔器的干扰活动所惹起的误差, 处理这一问 题的次要路子是设 计数字滤波器,将卡尔曼滤波手艺使用于捷联惯导系统的精瞄准是较抱负的方 案。 舰船等捷联惯导系统, 对于导弹、 因为阵风等干扰要素较强, 粗瞄准后仍会 呈现方位角为大失准角, 瞄准精度显著下降, 基于失准角均为小角度假设成立的 线性瞄准模子己 不克不及精确描述系统的误差特征, 保守的卡尔曼滤波算法也不 能满脚瞄准精度的要求。 因而研究大失准角下的非线性瞄准手艺对于捷联惯导系 统十分需要。 鄙人面几章节中将着沉研究阐发正在捷联惯导系统的 精瞄准过程中, 方位角为 大失准角的前提下的基于自顺应卡尔曼滤波的非线性系统的精瞄准手艺。


Copyright 2019-2022 http://www.jhwyjt.com.cn 版权所有 未经协议授权禁止转载