慣性-重力信息融合技術(shù)研究.pdf

1、本文給出了一種利用重力信息來校準(zhǔn)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方法。它根據(jù)重力實(shí)測數(shù)據(jù)和重力圖數(shù)據(jù),按一定的算法作相關(guān)分析,進(jìn)行重力圖匹配,得到最佳的位置,然后利用位置誤差作為觀測量進(jìn)行卡爾曼濾波,得到其它運(yùn)動參數(shù)的最優(yōu)估計(jì),從而對慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航狀態(tài)做出修正,得到最優(yōu)導(dǎo)航狀態(tài)。具體研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴闡述了重力場模型與慣性導(dǎo)航的關(guān)系?；谥亓鰯?shù)學(xué)模型可以區(qū)分載體運(yùn)動的慣性加速度和重力加速度,準(zhǔn)確地得到載體的真實(shí)加速度,從而可精確地構(gòu)建

2、重力方程式。參考橢球描述的重力場,對于一般的導(dǎo)航系統(tǒng)其精度是足夠的,但是,對于高精度導(dǎo)航系統(tǒng)則需要精細(xì)重力場模型,球面調(diào)和重力勢能構(gòu)成的具有分米級精度的全球重力場模型EGM96能夠滿足高精度導(dǎo)航系統(tǒng)的需求。本文基于拉普拉斯方程簡單地推導(dǎo)了球面調(diào)和模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式和重力異常的球諧展式,并在此基礎(chǔ)上給出了當(dāng)前重力場模型及其分類,計(jì)算并繪制中國局部重力場。
　　 ⑵在前述重力場模型的基礎(chǔ)上,詳細(xì)推導(dǎo)地心慣性坐標(biāo)系、地心地球固連坐標(biāo)系、

3、當(dāng)?shù)卮蟮卮咕€坐標(biāo)系等導(dǎo)航坐標(biāo)系的狀態(tài)空間表達(dá)式,然后具體推導(dǎo)了固定指北方位平臺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航方程和誤差方程,并利用MATLAB平臺的Simulink作動態(tài)系統(tǒng)仿真研究給出了仿真結(jié)果。
　　 ⑶基于相關(guān)極值導(dǎo)航系統(tǒng)理論的重力匹配算法研究。首先用雙線性插值法來提高已有數(shù)字重力異常圖的分辨率和精度,得到機(jī)載數(shù)字重力異常圖數(shù)據(jù)庫。在匹配過程中,按導(dǎo)航儀表顯示位置查表得到載體先驗(yàn)位置的重力異常值,再根據(jù)重力儀的測量值利用相關(guān)極值法搜索

4、載體的真實(shí)位置。
　　 ⑷研究了數(shù)字重力異常圖的分辨率和精度對重力匹配的影響。鑒于已有數(shù)字重力異常數(shù)據(jù)庫分辨率和精度不高,提出了雙線性插值法來提高重力異常圖的分辨率和精度,仿真結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),重力匹配位置的精度隨數(shù)字重力異常圖分辨率和精度的提高而提高。
　　 ⑸以固定指北方位平臺慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)仿真。在前面分析的基礎(chǔ)上,建立固定指北方位平臺慣導(dǎo)/重力匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,分析系統(tǒng)的誤差來源,列出了比較全面的