捷联惯导标定及初始对准技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文捷联惯导标定及初始对准技术研究博士研究生：卢宝峰指导教师：高伟教授学科、专业：精密仪器及机械哈尔滨工程大学2016年3月万方数据万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文捷联惯导标定及初始对准技术研究博士研究生：卢宝峰指导教师：高伟教授学位级别：工学博士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年3月论文答辩日期：2016年5月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngResea

2、rchofCalibrationandInitialAlignmentforStrapdownInertialNavigationSystemCandidate:LuBaofengSupervisor:Prof.GaoWeiAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:PrecisionInstrumentandMechanologyDateofSubmission:March,2016DateofOralExamination:May,2016University:HarbinEngineeringUn

3、iversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留

4、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日万方数据万方数据捷联惯导标定及初始对准技术研究摘要捷联惯性导航系统一直是惯性导航领域的研究重点，标定和初始对准则

5、是其转入导航工作前的关键性工作。本文以完善捷联惯导系统标定和初始对准的相关技术为目的，对系统级标定中的最小二乘标定方法、基于惯性系的粗对准方法和双系统罗经对准方法进行了深入研究。论文的研究工作主要包括以下几个方面：1、基于静基座条件，对速度误差观测的最小二乘标定方法进行了改进，提出了基于比力观测和角速度观测的最小二乘标定方法，以削弱器件测量噪声的影响。随后，对改进方法的可观测性进行了分析，并研究了转位机构各项误差对该标定方法的影响。理论分析及仿真结果表明，转位机构各项误差在一定范围内时，其影响可通过迭代运算消除。2、提出了无基准的静基座系统级标定方法，以解决最小二乘

6、标定方法的基准限制问题。随后基于线性代数的方程组同解变换理论，分析了该方法的可观测性，并给出了系统在经典转位编排下完全可观测的限制条件。借鉴可观测性分析的数学推导过程，分析了异常重力对所设计方法的影响，明确了受影响的标定参数。分析了器件测量噪声对该方法的影响，分别指出了加速度计测量噪声和陀螺测量噪声主要影响的标定参数。推导了系统级标定的迭代运算方法，简化了迭代过程中的计算量。仿真和实验结果验证了上述方法的有效性及分析结论的正确性。3、结合晃动基座条件下的运动干扰强度分析，分析了无基准的静基座系统级标定方法在晃动基座条件下所面临的问题。基于卡尔曼滤波理论和最小二乘方法

7、，设计了无基准的晃动基座系统级标定方法，以解决最小二乘标定方法的晃动基座应用问题。在此基础上，研究了器件测量噪声和运动干扰对所设计方法的影响，并针对惯性器件不同安装方式下的标定，设计了经典转位编排下的通用性算法，增强了算法的适用性。仿真和实验结果验证了所设计方法的有效性及分析结论的正确性。4、研究了基于惯性系的粗对准方法，且主要以速度型粗对准和位置型粗对准为研究对象。分析了该粗对准方法的构建原理及误差源，通过仿真验证了器件误差对粗对准方法的影响为确定性影响这一结论。随后以运动干扰为研究对象，利用矩阵范数的相容性理论，构建了粗对准的最优参数设计准则。基于最优参数设