無陀螺慣性測量單元關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、無陀螺慣性測量單元相比于有陀螺慣性測量單元，具有低成本、高可靠性和抗高沖擊的優(yōu)勢，受到廣泛的關(guān)注和研究。加速度計(jì)的配置方案、誤差的建模與分析、載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解算算法，是無陀螺慣性測量單元的關(guān)鍵技術(shù)，對于獲取高精度的比力和角速度信息、推進(jìn)無陀螺慣性測量單元和無陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)走向工程實(shí)用化具有重要作用。本論文研究以上無陀螺慣性測量單元的關(guān)鍵技術(shù)，對無陀螺慣性測量單元的配置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，對設(shè)計(jì)的配置方案進(jìn)行誤差建模與分析，并提出無陀螺

2、慣性測量單元系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)算法，提高載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解算精度，以期促進(jìn)無陀螺慣性測量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，取得了以下研究成果：
　　對無陀螺慣性測量單元配置方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)四種不同的十二加速度計(jì)配置方案，解決了載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算過程中的誤差累積和奇異性問題，并提出了通過配置矩陣的條件數(shù)，來對不同的十二加速度計(jì)配置方案進(jìn)行評估。
　　分析了無陀螺慣性測量單元的兩類誤差源——測量誤差和配置誤差對加速度計(jì)輸出的影響，分別建

3、立了測量誤差和配置誤差單獨(dú)作用時(shí)的加速度計(jì)輸出誤差模型，同時(shí)也建立了兩類誤差源綜合作用時(shí)的加速度計(jì)輸出綜合誤差模型，為實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中無陀螺慣性測量單元的誤差標(biāo)定和補(bǔ)償提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)還分析了加速度計(jì)隨機(jī)誤差對上述四種不同十二加速度計(jì)無陀螺慣性測量單元的載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算的影響，分析結(jié)果驗(yàn)證了上述十二加速度計(jì)配置方案評估標(biāo)準(zhǔn)的有效性。
　　對無陀螺慣性測量單元的載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算算法進(jìn)行了研究，以上述四種不同的十二加速度計(jì)無陀螺慣性

4、測量單元為研究對象，設(shè)計(jì)了兩種不同的非線性卡爾曼濾波算法——擴(kuò)展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波。利用上述兩種狀態(tài)估計(jì)算法對載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，從仿真結(jié)果可以看出，兩種算法都可以對載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行正確地估計(jì)，并且都減小了不同的配置方案對解算精度的影響；無跡卡爾曼濾波算法對載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)的解算精度要稍稍優(yōu)于擴(kuò)展卡爾曼濾波算法；四種配置方案中配置方案 D表現(xiàn)出最好的精度性能，這與配置方案的評估結(jié)果以及誤差分析的結(jié)論是一致的，進(jìn)一步驗(yàn)證了十二加速度