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惯性/导引头组合导航系统建模

时间:2011-04-30  作者:秩名
(3-21)
 

雷达测得的视线角

(3-22)

由上述方程联立可得观测方程

(3-23)

简化为

(3-24)

式中

2.3 状态方程和观测方程的离散化

卡尔曼滤波一般具有连续型和离散型两类算法,而离散型算法可以直接在数字计算上实现。因此,一般都要把连续卡尔曼滤波器转化为离散滤波器。连续系统离散化的实质是很据连续系统的系统矩阵计算出离散系统的转移矩阵,以及根据连续系统的系统噪声方差强度阵计算出离散系统的噪声方差阵[2][3][4]。

(3-25)

(3-26)

离散化的系统状态方程和观测方程为:

(3-27)

(3-28)

其中:

(3-29)

上式中为滤波更新周期,

状态方程和观测方程中的系统噪声具有如下性质:

反馈校正方式的滤波算法

反馈校正的状态估计方程为:

(3-30)

其它方程与输出校正方式的滤波方程相同。用滤波结果,对SINS计算中用到的位置、速度、另外,在SINS的计算中,要利姿态和陀螺漂移等进行实时修正和补偿。

3.对滤波器的性能分析

初始地理位置为北纬30度东经120度,高度30000m,以1680m/s匀速向东飞行1000s,初始姿态角为,。惯导的采样周期为0.01s,雷达的为1s,组合周期1s,采用反馈校正。采用典型的传感器精度和初始值。仿真图见图2和图3。

图2 速度估计误差

图3 姿态角估计误差

从以上仿真结果,可以得出:

利用雷达导引头辅助捷联惯导后,组合系统的速度误差得到了一定的抑制,姿态误差较小且基本稳定。

综上所述利用视角辅助捷联惯导系统(SINS)构建的惯性/导引头组合导航系统,能够提高导航精度,能对制导系统提供更可靠的基准。

4.结论

本文分析了捷联惯性导航技术的优缺点,提出了中末交接段和末端惯性/导引头组合导航的方案,对捷联惯性导航系统的误差状态及其元器件误差、导引头误差进行了分析和建模。并搜索雷达(被动导引头)在中末交接时提供的飞行器到目标的视线角量测信息,建立了惯性/导引头组合的量测模型和组合导航系统的状态方程和惯性/导引头组合导航系统的卡尔曼滤波器。对用视角信息辅助的捷联惯性导航系统构建的惯性/导引头组合导航系统进行了仿真分析。


【参考文献】
[1]王安国.导航战背景下的天文导航技术一天文导航技术的历史.现状及其发展趋势.天文学发展,2001.
[2]秦永元,张洪钱,汪叔华编著.卡尔曼滤波与组合导航原理,西安:西北工业大学出版社,1998.
[3]袁信,俞济祥,陈哲导航系统[M].北京:航空工业出版社,1993.
[4]董绪荣,张守信,华仲春.GPS/INS组合导航定位及其应用[M].长沙:国防科技大学出版社,1998.
[5]H. Rotstein J Reiner A. Ben-Ishai.Kalman Filter Mechanization in INS/Seeker Fusion and Observability Analysis.AIAA-2001-4402
 

 

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