《捷联式惯性导航系统初始对准理论与方法》

第1章绪论1

1.1惯性导航系统与捷联式惯性导航系统1

1.1.1 惯性导航系统1

1.1.2 捷联式惯性导航系统2

1.2惯性导航系统的初始对准3

1.2.1 初始对准问题的描述3

1.2.2 初始对准方法的综述4

1.2.3 初始对准中基座运动的定义与分类7

1.3 本章小结7

第2章SINS导航解算与误差传播规律8

2.1 引言8

2.2 地球描述与常用坐标系的定义8

2.3SINS导航解算算法10

2.3.1 SINS姿态更新10

2.3.2 SINS速度更新11

2.3.3 SINS位置更新11

2.4SINS误差传播方程12

2.4.1 仪表误差模型12

2.4.2 姿态误差方程13

2.4.3 速度误差方程15

2.4.4 位置误差16

2.4.5 SINS常用误差模型16

2.5静止条件下的SINS误差模型17

2.5.1 误差模型与误差动态特性17

2.5.2 系统误差时域解20

2.6 本章小结23

第3章SINS初始对准的基本原理与方法24

3.1 引言24

3.2初始对准的基本原理24

3.2.1 姿态矩阵与失准角的描述24

3.2.2 地球运动与初始对准的信息源26

3.2.3 已对准设备与初始对准信息源31

3.2.4 地磁场信息与初始对准信息源32

3.3初始对准的基本方法33

3.3.1 数学解析法33

3.3.2 反馈控制法34

3.4Kalman滤波理论与方法35

3.4.1 Kalman滤波原理35

3.4.2 非线性滤波器EKF38

3.5 本章小结40

第4章基于双矢量定姿的静基座解析对准41

4.1 引言41

4.2基于重力加速度与地球自转的解析粗对准41

4.2.1 双矢量选择41

4.2.2 解析粗对准的精度分析43

4.3基于重力视加速度的解析对准46

4.3.1 基于重力视加速度的解析对准原理46

4.3.2 基于重力视加速度的解析对准精度分析48

4.3.3 双矢量定姿中矩阵病态性分析51

4.3.4 两种解析方法的比较分析53

4.4基于重力视加速度解析对准的改进54

4.4.1 基于重力视速度的解析对准方法54

4.4.2 基于参数辨识与视加速度重构的解析对准方法55

4.4.3 基于重力视加速度解析对准方法改进前后的比较58

4.5无纬度条件下的基于重力视加速度解析对准方法58

4.5.1 基于重力视加速度无纬度解析对准基本原理58

4.5.2 基于重力视加速度无纬度解析对准算法59

4.6 本章小结61

第5章基于多矢量定姿的动基座解析对准63

5.1 引言63

5.2导航坐标系速度辅助条件下的多矢量解析对准63

5.2.1 运动基座条件下的比力方程与初始对准63

5.2.2 基于四元数描述的多矢量定姿问题66

5.2.3 Wahba问题求解67

5.3 载体坐标系速度辅助条件下的多矢量解析对准69

5.4 本章小结70

第6章基于经典控制理论的罗经法对准71

6.1 引言71

6.2静基座条件下的罗经法对准71

6.2.1 水平精对准71

6.2.2 方位精对准75

6.2.3 罗经法对准参数设置78

6.3运动基座条件下的罗经法对准80

6.3.1 基于外部速度/位置辅助的行进间罗经对准设计80

6.3.2 运载体机动与回路参数设计81

6.4基于存储数据/回溯计算的罗经法对准82

6.4.1 SINS数学平台与数据回溯利用的原理82

6.4.2 基于存储数据/回溯计算的罗经法设计与实现83

6.5 本章小结86

第7章基于现代控制理论的组合对准88

7.1 引言88

7.2组合对准的原理与方案设计88

7.2.1 组合对准的基本原理88

7.2.2 组合对准中状态量的选择89

7.2.3 组合对准过程校正方式的选择90

7.2.4 滤波参数的设计选择92

7.3基于运载体零速约束的组合对准92

7.3.1 基于比力匹配的组合对准93

7.3.2 基于零速约束的组合对准97

7.3.3 零速约束条件下的比力匹配与速度约束方案比较102

7.4基于外部线运动信息辅助的组合对准102

7.4.1 基于导航坐标系速度信息辅助的组合对准102

7.4.2基于位置信息辅助的组合对准105

7.4.3 基于导航坐标系速度+位置信息辅助的组合对准108

7.4.4 基于载体坐标系速度信息辅助的组合对准109

7.5组合对准与罗经法对准的比较分析111

7.5.1 相似性分析111

7.5.2 相异性分析113

7.6 本章小结113

第8章组合对准中的可观测性分析114

8.1 引言114

8.2线运动匹配的组合对准中误差解析条件分析114

8.2.1 速度匹配基本原理114

8.2.2 速度匹配中的各状态量解析条件分析115

8.2.3 基于速度匹配的组合对准问题再分析119

8.3 本章小结122

第9章基于现代控制理论的传递对准123

9.1 引言123

9.2传递对准的基本原理123

9.2.1 传递对准中的时空一致性问题123

9.2.2 传递对准的匹配模式与机理124

9.3主/子惯性导航系统之间信息空间一致性问题建模125

9.3.1 主/子惯性导航系统之间安装误差问题125

9.3.2 主/子惯性导航系统之间准静态挠曲变形126

9.3.3 主/子惯性导航系统之间高频挠曲变形126

9.3.4 主/子惯性导航系统之间杆臂效应128

9.4测量参数匹配129

9.4.1 加速度计测量参数匹配129

9.4.2 陀螺仪测量参数匹配136

9.4.3 加速度计/陀螺仪测量参数组合匹配141

9.5计算参数匹配142

9.5.1 姿态匹配142

9.5.2 速度匹配148

9.5.3位置匹配148

9.5.4 速度+姿态匹配149

9.6组合参数匹配151

9.7舰载环境下基于速度+航向匹配的对准方案设计152

9.7.1问题分析152

9.7.2 传递对准中的速度+航向对准方案152

9.8 本章小结155

第10章地磁场辅助解析对准156

10.1 引言156

10.2地磁场辅助解析对准方法及分析156

10.2.1 地磁场分布特点156

10.2.2 地磁场辅助解析方位对准方法156

10.2.3 地磁场辅助解析方位对准的精度分析157

10.3 磁力计的误差分析与标定补偿158

10.4 基于互补滤波方法的地磁场辅助解析对准160

10.5 本章小结160

参考文献161