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车载自主定位定向系统研究
中文名称: 车载自主定位定向系统研究
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论文编号: 3116168收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: 无英文名称
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 导航、制导与控制
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 自主定位定向系统 捷联惯导系统 里程计 航位推算 组合导航 跑车试验 误差补偿 初始对准
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论文简介:车载定位定向技术是指车上导航系统在载车行驶过程中精确确定其所在位置的地理坐标、北向方位及姿态角,为陆基导弹等武器的机动发射提供参考基准。为保证和增强车载武器系统的快速机动性,现代先进的陆地作战车辆一般都配备有定位定向系统。 虽然由惯性导航系统(INS)和全球定位系统(GPS)构成的INS/GPS组合系统很容易满足陆用导航系统动态定位和定向的要求,成为西方各国军用车辆导航系统的重要发展方向,但是GPS在我国军事应用中是不可完全依赖的,我国的车载导航系统必须具备自主定位定向的能力。采用液浮平台构成的车载导航系统虽然精度高,但每隔一定时间必须停车作零速修正,存在启动时间长、可靠性低、维修不便等缺点,极大制约着车载武器系统的快速反应能力。论文中采用激光陀螺捷联惯导系统为主导航系统,通过与里程计和气压高度计组合,构成车载自主定位定向系统,并借助路标点进行误差补偿。该定位定向系统不依靠GPS,中途无须停车作零速修正,是一种全自主的导航系统,具有定位定向精度高、机动性好、可靠性高和寿命长等优点。 论文的主要研究内容包括: 1.在陀螺和加速度计均以增量形式采样条件下,介绍了捷联惯导系统(SINS)的算法编排,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法,在姿态更新算法中考虑了圆锥误差补偿算法,在速度更新算法中考虑了划船误差补偿算法,在位置更新算法中考虑了涡卷误差补偿算法,形成了一套完整的捷联惯导算法。 2.在里程计采样以路程增量形式输出情况下,推导了高精度航位推算(DR)算法,研究了航位推算误差的规律,得出了航位推算轨迹与载车真实轨迹相似的性质,利用相似性方法可以对捷联惯组在载车上的安装偏差角进行标定,应用已知路标点信息能够对载车惯导初始对准误差角和里程计刻度系数误差等误差源进行修正,实现高精度定位定向。 3.设计了SINS/DR组合导航系统,仿真结果表明,在组合导航系统中航向误差角和里程计刻度系数误差能被较好地估计出来,因而组合导航系统能够在一定程度上提高定位定向系统的精度,并可应用于车载导航系统的动基座初始精对准。 4.动基座初始对准技术能极大提高载车机动性。利用相似性原理和已知路标点信息,研究了载车在运动状态下的高精度航向对准技术。试验结果表明,该对准方法中航向对准误差小于1′。 5.2005年4月,该项目试验样机参加了二炮装备研究院在北京昌平地区组织的考核试验,结果表明样机能够达到以下性能指标:利用路标点进行误差补偿和控制,自主定位定向系统每行驶50km(或行车50min),水平定位误差小于25m(CEP),航向保持精度高于3′/h(1σ),精度名列前茅。 论文的主要创新点有: 1.在捷联惯导算法中使用了动态高精度算法,其中姿态更新算法采用等效旋转矢量二子样优化算法、速度更新算法采用二子样划船效应补偿算法,捷联惯导算法精度高。 2.里程计输出为一小段时间内的微小路程增量,在航位推算算法中采用微路程增量变换算法,充分利用里程增量信息,航位推算精度高。研究了航位推算误差的规律,得出了航位推算轨迹与载车真实轨迹相似的性质。 3.在SINS/DR组合导航系统中,由于捷联惯组安装位置和里程计测量点的不重合,当载车转弯时捷联惯导位置和航位推算位置之间将产生“杆臂效应”误差,提出对该误差进行补偿的算法。
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