惯导系统初始对准回路的数字控制器设计.doc

摘要:惯性导航系统，是一门基于惯性理论的知识，通过对物体位置、运动状态的实时测量，通过检测传感器中输出的信号，在计算机中将运动状态显示出来。它具有不易收到外界干扰的特点，对于使用GPS定位来说，如果信号收到干扰，对导航信息没有任何影响。捷联式惯导系统没有具体的实体平台，需要将加速度计和陀螺仪等惯性元件安装在计算机上，通过其输出的信息参数，对导航状态进行分析。有较大的程度减少了系统的成本，同时可以提高在使用惯性元件亢余技术的导航系统的可靠性。所以，SINS在低成本的惯性导航系统中拥有极为广泛的应用领域。

SINS系统在运行前，首先要为系统提供导航工作前所需要的初始参数。例如，运动物体的初始位置和运动状态，以及在计算机中的姿态矩阵应被修改，以便所计算的坐标系统尽可能地匹配真实的地理坐标系统。然后本文主要工作是在惯性导航系统正式进入导航工作前，将对准回路离散化，采用数字控制器进行研究。

关键词：SINS；初始对准；卡尔曼滤波；惯性导航；离散方程

目录

摘要

Abstract

1 .绪论-1

1.1课题背景和意义-1

1.2惯性技术初始对准的发展状况-1

1.2.1捷联式惯导系统初始对准的分类-1

1.2.2粗对准技术发展概况-1

1.2.3精对准技术发展概况-2

1.3研究内容-2

2.捷联式惯性导航系统-3

2.1 引言-3

2.2 惯性导航理论-3

2.3捷联惯导系统基本方程-4

2.3.1速度方程-4

2.3.2位置方程-5

2.3.3角速度方程-5

2.4捷联惯导系统误差方程-6

2.4.1误差状态变量定义-6

2.4.2速度误差方程-7

2.4.3位置误差方程-10

2.4.4角误差方程-10

2.5本章小结-12

3.最优估计法-12

3.1引言-12

3.2随机线性系统卡尔曼滤波-13

3.2.1卡尔曼滤波基本方程-13

3.2.2卡尔曼滤波的发散抑制-14

3.3离散非线性系统卡尔曼滤波-15

3.4本章小节-16

4. 离散初始对准回路及其数字控制器的设计-17

4.1　本次设计的内容及目的-17

4.2　离散化初始对准回路及其数字控制器的设计-18

4.2.1　闭环回路-18

4.2.2　设计方法-18

4.2.3 设计过程及仿真成果-19

4.3本章小结-21

结论-23

参考文献-24

符号注释表-25

致谢-26