论文部分内容阅读
捷联式惯性导航系统在军用和民用领域中应用十分广泛,其中导航系统的精度是衡量一个捷联式惯性导航系统优劣的一个极为重要的性能指标。国内外为此展开一系列的相关误差模型的研究,在整个误差源中惯性测量元件占有很大比重,而惯性测量元件的动态误差研究相对较少,而动态误差在惯性测量元件的实际应用中影响又很大,而且国内动态误差系数的标定距国外一流水平仍有一定差距,因此本文将结合减空间搜索法对惯性测量元件的动态误差系数进行标定。 为了标定由角运动产生的捷联式惯性导航系统动态误差,首先基于加速度计的误差模型和陀螺仪的误差模型分别建立惯性导航系统的动力学模型,再分别结合环形激光和微机械惯性导航的特点来优化模型。为了完成目标函数的确立,基于卡尔曼滤波方法,利用卡尔曼滤波器的协方差差分方程中状态量的轨迹来反映误差项的观测度。惯性系统动态误差标定的模型初步确立后,再结合转台的电气及机械化特点,对模型的约束条件进行确立,并在双轴转台上产生最优轨迹。 在结合实际应用对模型进行一定的优化后,分析并比较梯度法和共轭梯度法以及减空间搜索算法的优缺点,并对减空间搜索算法的罚函数进行设计与分析,对算法的求取与具体实现所遇到的实际情况进行一定的设计,采用改进的减空间搜索算法计算出轨迹,来减小轨迹的最终协方差矩阵,进而使得惯性导航系统中误差具有最大的可观测性。 运用改进的减空间搜索算法十次以内即可求出满足要求的最优轨迹,将最优轨迹生成法和共轭梯度法生成轨迹作为控制量,作用在所建立的微机械陀螺仪的动力学模型上,观察各个动态误差项的系数协方差随时间变化情况。产生的最优轨迹为了达到更高的标定精度,是同时增加多个误差项的可观测性,而不是改变单一误差项的可观测性。当其中一个或两个惯性系统误差项的可观测性高于其他项时,因为线性量程因子模型和较小的过程噪声方差,很容易使得这两项高于其他自然误差项,所求轨迹将不能保证性能,因此完成本实验需要满足试验设计要求。