慣性導(dǎo)航系統(tǒng)快速傳遞對(duì)準(zhǔn)技術(shù)

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn) 1
1.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn) 2
1.3 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)研究進(jìn)展 3
1.4 本書內(nèi)容框架 7
第2章 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳遞對(duì)準(zhǔn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
2.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu) 8
2.2 仿真系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì) 10
2.2.1 仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 10
2.2.2 艦船運(yùn)動(dòng)模擬器 11
2.2.3 撓曲變形模擬器 13
2.2.4 慣性器件模擬器 14
2.2.5 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)模擬器 17
2.2.6 桿臂效應(yīng)模擬器 24
2.3 仿真分析 25
2.4 小結(jié) 28
第3章 傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波算法及可觀測(cè)度計(jì)算 29
3.1 卡爾曼濾波原理 29
3.1.1 連續(xù)系統(tǒng)的卡爾曼濾波 30
3.1.2 離散系統(tǒng)的卡爾曼濾波 30
3.1.3 連續(xù)卡爾曼濾波方程的離散化處理 32
3.2 離散型非線性擴(kuò)展卡爾曼濾波 33
3.3 無跡卡爾曼濾波 35
3.4 容積卡爾曼濾波 37
3.4.1 球形徑向容積準(zhǔn)則 38
3.4.2 容積卡爾曼濾波算法 38
3.4.3 仿真分析 39
3.5 可觀測(cè)性分析理論 42
3.6 可觀測(cè)度計(jì)算及其改進(jìn)方法 42
3.7 小結(jié) 46
第4章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)經(jīng)典傳遞對(duì)準(zhǔn) 47
4.1 基本公式說明 47
4.1.1 姿態(tài)誤差的定義 48
4.1.2 方向余弦矩陣的微分方程 49
4.1.3 四元數(shù)微分方程 50
4.1.4 四元數(shù)和方向余弦矩陣的轉(zhuǎn)換關(guān)系 50
4.2 經(jīng)典傳遞對(duì)準(zhǔn)誤差模型 51
4.2.1 姿態(tài)誤差模型 51
4.2.2 速度誤差模型 52
4.2.3 位置誤差模型 54
4.2.4 慣性器件誤差模型 54
4.3 經(jīng)典對(duì)準(zhǔn)的濾波器設(shè)計(jì) 55
4.3.1 系統(tǒng)狀態(tài)模型 55
4.3.2 速度誤差量測(cè)模型 55
4.3.3 位置誤差量測(cè)模型 55
4.4 經(jīng)典對(duì)準(zhǔn)的可觀測(cè)性研究及仿真分析 56
4.4.1 經(jīng)典對(duì)準(zhǔn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 56
4.4.2 位置誤差量測(cè)時(shí)的經(jīng)典對(duì)準(zhǔn) 56
4.4.3 速度誤差量測(cè)時(shí)的經(jīng)典對(duì)準(zhǔn) 58
4.5 經(jīng)典傳遞對(duì)準(zhǔn)影響因素分析 59
4.5.1 海浪對(duì)初始對(duì)準(zhǔn)的影響 59
4.5.2 航行速度變化對(duì)初始對(duì)準(zhǔn)的影響 62
4.5.3 桿臂誤差對(duì)初始對(duì)準(zhǔn)的影響 63
4.6 大方位失準(zhǔn)角時(shí)的經(jīng)典傳遞對(duì)準(zhǔn) 64
4.6.1 大方位失準(zhǔn)角經(jīng)典傳遞對(duì)準(zhǔn)非線性誤差模型 64
4.6.2 大方位失準(zhǔn)角時(shí)的經(jīng)典對(duì)準(zhǔn)仿真分析 65
4.7 小結(jié) 66
第5章 線性快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 67
5.1 快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的線性誤差模型 67
5.1.1 坐標(biāo)系定義和四元數(shù)相關(guān)理論 67
5.1.2 計(jì)算姿態(tài)誤差模型 69
5.1.3 真實(shí)姿態(tài)誤差模型 71
5.1.4 速度誤差模型 71
5.2 “速度+姿態(tài)”匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)研究 72
5.2.1 “速度+姿態(tài)”匹配量測(cè)模型及濾波器設(shè)計(jì) 72
5.2.2 系統(tǒng)可觀測(cè)性分析及可觀測(cè)度計(jì)算 73
5.2.3 “速度+姿態(tài)”匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)仿真分析 74
5.3 “速度+角速度”匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)研究 75
5.3.1 “速度+角速度”匹配量測(cè)模型及濾波器設(shè)計(jì) 76
5.3.2 系統(tǒng)可觀測(cè)性分析及可觀測(cè)度計(jì)算 77
5.3.3 “速度+角速度”匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)仿真分析 78
5.4 “速度+部分角速度”匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)研究 80
5.4.1 艦船撓曲變形對(duì)失準(zhǔn)角估計(jì)精度的影響分析 80
5.4.2 “速度+部分角速度”匹配模型及可觀測(cè)性分析 82
5.4.3 “速度+部分角速度”匹配快速傳遞對(duì)準(zhǔn)仿真分析 84
5.5 小結(jié) 85
第6章 快速傳遞對(duì)準(zhǔn)精度影響因素分析 86
6.1 海浪對(duì)快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的影響分析 86
6.2 航行速度對(duì)快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的影響分析 89
6.3 桿臂誤差對(duì)快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的影響分析 91
6.4 撓曲變形對(duì)快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的影響分析 93
6.5 小結(jié) 95
第7章 非線性快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 96
7.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)快速傳遞對(duì)準(zhǔn)的非線性誤差模型 96
7.1.1 基于四元數(shù)的真實(shí)姿態(tài)誤差模型 96
7.1.2 基于四元數(shù)的計(jì)算姿態(tài)誤差模型 97
7.1.3 基于四元數(shù)的速度誤差模型 98
7.2 非線性模型與線性模型的關(guān)系 99
7.3 “速度+四元數(shù)”匹配非線性快速傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波器設(shè)計(jì)及仿真分析 100
7.3.1 系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)模型及量測(cè)模型 101
7.3.2 仿真分析 101
7.4 兩種誤差模型級(jí)聯(lián)的二次快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 103
7.4.1 二次快速傳遞對(duì)準(zhǔn)方法設(shè)計(jì) 103
7.4.2 二次快速傳遞對(duì)準(zhǔn)仿真分析 104
7.5 基于偽量測(cè)的非線性快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 105
7.5.1 基于偽量測(cè)的非線性快速傳遞對(duì)準(zhǔn)模型 106
7.5.2 可觀測(cè)性分析 108
7.5.3 仿真分析 110
7.6 小結(jié) 111
第8章 傳遞信息不確定時(shí)的快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 112
8.1 時(shí)間延遲時(shí)的快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 112
8.1.1 傳遞對(duì)準(zhǔn)中時(shí)間延遲分析 112
8.1.2 基于姿態(tài)矩陣預(yù)測(cè)的時(shí)間延遲誤差補(bǔ)償方案 113
8.1.3 時(shí)間延遲誤差補(bǔ)償方案仿真分析 114
8.2 隨機(jī)丟包時(shí)的快速傳遞對(duì)準(zhǔn) 116
8.2.1 量測(cè)參數(shù)丟包問題模型 116
8.2.2 量測(cè)丟包的估計(jì)算法 119
8.2.3 次優(yōu)傳遞對(duì)準(zhǔn)估計(jì)器 131
8.2.4 仿真分析 133
8.3 小結(jié) 137
第9章 基于快速傳遞對(duì)準(zhǔn)模型的艦船甲板變形實(shí)時(shí)估計(jì) 138
9.1 艦船甲板變形估計(jì)的卡爾曼濾波器設(shè)計(jì) 138
9.1.1 系統(tǒng)模型 138
9.1.2 量測(cè)模型 139
9.1.3 卡爾曼濾波器 141
9.2 艦船甲板變形估計(jì)算法的可觀測(cè)性分析 141
9.2.1 可觀測(cè)性分析 141
9.2.2 基于可觀測(cè)度的奇異值分解 142
9.2.3 艦船甲板變形估計(jì)算法的可觀測(cè)度 143
9.3 仿真分析 144
9.4 小結(jié) 147
附錄 關(guān)于四元數(shù)表示旋轉(zhuǎn)的說明 148
參考文獻(xiàn) 150