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高超声速巡航飞行器导航系统方案研究

专 业: 飞行器设计
关键词: 捷联惯性导航系统 高超声速 双星定位导航系统 导引头 天文导航系统
分类号: V411.8  V249.328  V423.8
形 态: 共 71 页 约 46,505 个字 约 2.225 M内容
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内容摘要


本文对高超声速巡航飞行器组合导航方案、模型和算法进行了研究。

主要内容包括:1通过分析以往的各种导航系统的优缺点,提出了适合我国的高超声速巡航飞行器的组合导航方案。

发射段采用高度表阻尼的捷联惯性导航;巡航段采用卫星定位系统提供位置信息和天文导航系统提供航向信息辅助的捷联惯性组合导航方案;末端采用导引设备提供飞行器到目标的视线角信息辅助的捷联惯性组合导航方案。

2介绍了“北斗”双星定位系统的组成、工作过程、定位原理;捷联惯性导航系统的算法;以及天文定位、定姿的原理。

对捷联惯性导航系统的误差状态及其元器件误差、星敏感器误差、双星接收机误差、导引头误差进行了分析和建模。

3利用“北斗”双星定位系统提供的位置量测信息、天文系统提供的航向量测信息和导引设备提供的视线角量测信息,建立了惯性/“北斗”双星组合、惯性/天文组合、惯性/导引头组合和惯性/“北斗”双星/天文组合的量测模型和组合导航系统的卡尔曼滤波器。

并设计了一种不考虑高度通道的实用降阶滤波器。

4对巡航段和末端不同组合模式的性能进行了仿真计算和结果分析。

首先,对纯惯性导航系统,惯性/“北斗”双星组合导航系统,惯性/天文组合导航系统进行了仿真计算;其次,对不同精度等级的捷联惯性导航系统和分阶段组合情况的惯性/“北斗”双星/天文组合导航系统进行仿真计算;然后,对不考虑高度通道的降阶滤波器进行仿真分析;最后,对末段的视线角辅助捷联惯性导航系统的组合方案进行了仿真分析。

仿真结果表明:

惯性/“北斗”双星/天文组合导航系统对位置、速度、姿态有良好的校正作用;组合系统可以在一定程度上降低对惯性导航系统精度的要求;在“北斗”双星定位系统全程不完全可用情况下组合系统仍能具有适当的精度;利用导引头视线角信息辅助捷联惯性导航能提高中末交接段和末段制导系统的性能..……

全文目录


第1章 绪论
1.1 引言
1.2 组合导航技术
1.2.1 惯性INS/卫星组合导航系统
1.2.2 惯性/天文导航系统CNS/卫星定位导航系统
1.2.3 导引头等任务设备在导航系统中的应用
第2章 组合导航系统方案设计
2.1 组合导航系统方案分析
2.1.1 典型导航系统的特点
2.1.2 方案分析
2.1.3 本文的组合方案
2.2 子系统工作原理简介
2.2.1 捷联惯性导航系统SINS
2.2.2 “北斗”双星系统
2.2.3 天文导航系统
2.3 小结
第3章 组合导航系统模型建立
3.1 惯性元件误差模型
3.1.1 陀螺随机漂移误差模型
3.1.2 加速度计误差模型
3.1.3 惯性元件误差模型的简化
3.2 捷联惯性导航系统误差模型
3.3 惯性/“北斗”双星/天文组合导航系统模型建立
3.3.1 捷联惯性导航系统误差状态方程
3.3.2 不考虑高度通道的捷联惯导状态方程
3.3.3 接收机的误差状态方程
3.3.4 星敏感器的误差状态方程
3.3.5 系统状态方程
3.3.6 惯性/双星组合导航系统的观测方程
3.3.7 惯性/天文组合导航系统的观测方程
3.3.8 惯性/双星/天文组合导航系统的观测方程
3.4 惯性/导引头组合导航系统模型的建立
3.4.1 状态方程
3.4.2 观测方程
3.5 连续系统的离散化及 Kalman滤波方程
3.5.1 状态方程和观测方程的离散化
3.5.2 离散化系统的Kalman滤波方程
3.6 反馈校正方式的滤波算法
3.7 小结
第4章 组合导航系统性能分析
4.1 惯性/“北斗”双星/天文星光组合系统性能分析
4.1.1 仿真条件和主要的仿真工作
4.1.2 惯性/“北斗”双星、惯性/天文两个组合系统的性能分析
4.1.3 惯性/双星/天文组合仿真
4.1.4 不同精度等级的捷联惯导仿真分析
4.1.5 不考虑高度通道误差状态的滤波器
4.1.6 分阶段组合仿真分析
4.2 导引头视线角辅助捷联惯导组合系统性能分析
4.2.1 传感器初始参数的选择
4.2.2 对滤波器的性能进行分析
4.3 小结
第5章 总结
参考文献
附录

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中图分类: > V411.8 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 基础理论及试验 > 空气动力学
其他分类: > V249.328 > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航
其他分类: > V423.8 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 火箭、航天器构造(总体) > 航天器构造和设计

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