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摘要捷联式惯性系统是一种先进的惯性技术，是近年来惯性技术的一个发展方向。由于捷联系统具有一系列优点，已成为惯性技术发展的趋势。初始对准是捷联式惯组系统关键技术之一，初始对准的精度直接影响捷联式惯导组系统的工作精度，是缩短武器系统反应时间和提高武器打击精度的关键因素。本论文建立初始对准状态空间模型，开展静基座初始对准研究，利用卡尔曼滤波方法估计初始失准角状态，以校正姿态矩阵，数值仿真研究初始对准方法可行性，提高初始对准精度，缩短初始对准时间。6581
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关键词 捷联惯导组 初始对准 卡尔曼滤波 静基座对准
毕业设计说明书（论文）外文摘要Title SIMU Initial Alignment Technology Abstract
Strap-down inertial navigation system(SINS) is a kind of advanced inertial navigation technology,which is the developing direction of inertial navigation.Due to a series of advantages of SINS,it has become a trend that SINS will take the place of platform inertial navigation system. One of the key technologies of SIMU is the initial alignment,whose accuracy influences on the precision of SIMU,the weapons’response time and the accuracy of attack. Through the state space model, this paper studys the quiet initial alignment. Using Kalman filter estimates the initial misalignments and revises the attitude matrix. Study on numerical simulation initial alignment method for feasibility. Improve the initial alignment accuracy, and shorten the duration of the initial alignment time.
Keywords SIMU；initial alignment；Kalman filter；the quiet initial alignment
目 次
1 绪论 1
1.1 惯性技术的重要性 1
1.2 惯性导航原理及技术 2
1.3 捷联惯性系统初始对准 3
1.4 本文的主要研究内容 4
2 捷联惯性导航基本原理 5
2.1 捷联惯性导航系统简介 5
2.2 捷联系统初始对准 7
2.3 惯性导航系统动力学方程 11
2.4 惯性导航系统的误差 12
3 捷联惯导性系统力学编排 17
3.1 姿态和航向角确定 17
3.2 速度和位置的确定 18
3.3 捷联惯导性系统姿态矩阵实时算法 18
4 卡尔曼滤波理论 20
4.1 卡尔曼滤波所要解决的问题 20
4.2 卡尔曼滤波问题的提法 21
4.3 离散系统的卡尔曼滤波问题 23
4.4 系统状态方程离散化 24
4.5 滤波的稳定性及滤波的发散 25
5 发射环境下的静基座对准 28
5.1 发射环境下的捷联惯导性系统分析 28
5.2 静基座初始对准的一般方法 29
5.3 静基座粗对准 29
5.4 捷联惯导性系统误差模型 30
5.5 系统方程和量测方程的建立 31
5.6 可观测性分析 32
5.7 仿真结果与分析 33
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 42
1 绪论
1.1惯性技术的重要性
惯性技术是指惯性导航技术、惯性制导技术、惯性元件、惯性测试系统与元件的测试技术之总称。惯性导航与惯性制导是当今非常重要的综合技术之一，它广泛用于航空、航海、航天及陆地各领域。惯性系统是利用陀螺与加速度计通过最初的方向基准和位置信息来确定运载体在一特定坐标系内的姿态、位置、速度和加速度的自主式导航系统。惯性制导系统是利用运载体内部的陀螺、加速度计测量其运动参数，经过计算机发出控制指令，从而把运载体按照预定的路线准确地引导到目的地的制导系统。自主性是惯性系统最重要的特点。确定运动对象导航参数的方法和仪器有许多，例如磁、天文、无线电、水声、全球卫星定位系统等等，然而它们都有一个致命的弱点，即不是自主的，不是要向外界发出信息，就是要依赖对外观测信息，而惯性系统与上述诸方法的基本区别就在于是完全自主的，即导弹、潜艇、飞船等可以在一个完全与外界条件以及电磁波隔绝的假想“封闭”空间内实现精确导航。因此，惯导系统具有隐蔽性好、抗干扰、不受任何气象条件限制的优点，且数据更新速率高，可以提供连续实时的导航参数[1]。