捷联惯测组合标定及误差补偿技术

第1章 概述
1．1 捷联惯导基本概念
1．2 捷联惯测组合标定方法和意义
1．3 捷联惯导误差补偿技术

第2章 捷联惯导工具误差及标定设备
2．1 惯测组合误差建模及误差传递分析
2．1．1 惯组测量误差模型
2．1．2 惯组误差传播模型
2．2 基于轨道方程与制导方程综合作用的工具误差计算模型
2．2．1 视加速度地面仿真计算
2．2．2 导航计算方程
2．2．3 实际飞行控制过程分析
2．2．4 基于轨道方程与制导方程综合作用的工具误差计算模型
2．3 落点偏差及提高制导精度措施分析
2．3．1 落点偏差影响因素分析
2．3．2 提高制导精度措施分析
2．4 捷联惯导基本标定设备和环境需求
2．4．1 捷联惯导基本标定设备
2．4．2 试验场地与方位、水平基准

第3章 捷联惯导误差系数离线标定方法
3．1 多位置多速率标定方法
3．1．1 误差系数的多位置标定
3．1．2 误差系数的多挡速率标定
3．2 无定向快速标定方法
3．2．1 快速标定方法思想
3．2．2 无定向快速标定基本模型方法
3．2．3 时漂误差系数分离模型
3．3 两种方法标定数据对比

第4章 捷联惯导误差系数在线标定方法
4．1 捷联惯导误差系数系统级标定基本原理
4．1．1 系统滤波标定基本原理
4．1．2 系统拟合标定基本原理
4．2 捷联惯导误差系数高精度在线标定技术
4．2．1 在线标定方法基本原理及算法流程
4．2．2 基于等效旋转矢量法的姿态转换矩阵更新算法
4．2．3 等效导航误差计算
4．2．4 转位方案编排及误差系数辨识
4．2．5 误差系数校正算法
4．3 在线标定有效性验证

第5章 捷联惯组测试数据分析研究
5．1 捷联惯组稳定性数据分析方法
5．1．1 捷联惯组不稳定现象及数据分析
5．1．2 捷联惯组接收测试数据分析
5．2 捷联惯组优选数据分析方法
5．2．1 测试数据粗差剔除
5．2．2 基于相似度的惯组优选数据分析
5．3 捷联惯组状态预测数据分析方法
5．3．1 小二乘支持矢量机
5．3．2 测试数据的预处理
5．3．3 基于支持矢量机的捷联惯组误差系数预测模型

第6章 捷联惯导动态快速自对准及误差补偿技术
6．1 初始姿态标定
6．2 动态条件下的捷联惯导快速自对准方法
6．2．1 姿态转换矩阵改进算法
6．2．2 导航误差更新计算
6．2．3 基于动态误差补偿的等效漂移计算
6．2．4 姿态误差角及误差系数辨识
6．2．5 校正算法
6．3 快速初始对准技术有效性试验
6．3．1 静态环境下自对准性能试验验证
6．3．2 动态环境下自对准性能试验验证

第7章 捷联惯导误差系数射前补偿技术
7．1 两类位移误差模型
7．1．1 类位移误差模型
7．1．2 第二类位移误差模型
7．1．3 误差系数偏差分离方法
7．2 位移误差计算
7．2．1 类位移误差解算
7．2．2 第二类视位移计算
7．3 位移误差数学仿真及分析

第8章 捷联惯导安装位置偏离质心对落点的影响
8．1 偏差模型一般形式
8．2 测量偏差模型的简化
8．3 计算方法和落点偏差

第9章 捷联惯导误差系数净空补偿技术
9．1 误差系数补偿模型
9．2 落点偏差计算
9．3 落点偏差修正方法

第10章 垂线偏差修正技术
10．1 垂线偏差概念
10．2 垂线偏差确定方法
10．3 落点偏差计算
10．4 垂线偏差修正技术

参考文献

导航是一门古老而年轻的技术，它伴随着人类对广阔世界的不断探索而不断进步。惯性导航技术自20世纪以来得到了迅速的发展，在各种战略战术武器和民用领域都得到了广泛的运用，而惯导系统的测试与标定是工程使用过程中的首要步骤。随着对惯导系统精度要求的不断提高，精密制造仪表的工艺几乎已经达到了极限，而通过测试和标定，分析惯导系统的输入输出关系，建立其误差数学模型，在使用中予以适当的补偿，是目前提高惯导系统实际使用精度的主要方法和手段。惯导标定的方法和导航误差补偿的研究领域十分广阔，本书在参考国内外有关文献的基础上，针对运载体捷联惯性测量组合的工程使用，介绍了对其工具误差的传递、测试标定的离线和在线方法、历次标定数据的分析、快速自对准、常见误差项的修正和补偿等内容。
　　全书共分为10章。第1章主要介绍了捷联惯导的基本概念以及惯测组合标定的基本方法和意义。第2章在惯性器件误差补偿模型及误差传递过程分析基础上，根据关机方程开环控制的特点，介绍了一种基于轨道方程和制导方程综合作用的工具误差引起落点偏差的改进计算模型，总结提出了提高捷联惯导制导精度的两项措施，并对标定捷联惯导的基本设备和环境需求进行了介绍。第3章系统介绍了两种离线标定方法的基本原理，基于高精度转台的多位置多速率标定方法和无定向快速标定方法，对比分析了两种离线标定方法的优缺点，指出了标定方法的改进方向。第4章研究了一种捷联惯导误差系数在线标定的工程方法和误差系数辨识模型，将标定位置和旋转过程中的全部惯组输出信息引入到导航误差计算中，基于等效导航误差迭代辨识误差系数，实现对误差系数进行免拆卸在线标定，降低了对外界条件及测试设备精度的要求，提高了标定方法的适应性，同时确保了运载体的制导控制精度。第5章对历次标定数据分析方法进行了研究，旨在解决通过有限的历次测试数据判定捷联惯组性能、判断其性能未来的变化趋势等问题。第6章研究了一种动态条件下的捷联惯导快速两位置自对准方法，设计了动态环境下的导航误差补偿算法，基于两个对准位置的等效导航误差分离姿态误差角，同时应用姿态转换矩阵更新算法对后续采集数据进行处理，实时修正姿态误差角，完成动态条件下的初始对准。同时考虑动态环境对导航误差的影响，对导航误差进行动态误差补偿，建立了导航误差与中间参数之间的数学关系，基于中间参数迭代辨识初始姿态角。静、动态条件下的试验结果表明，快速自对准方法能有效抑制动态环境对初始对准精度的影响，证明了方法的有效性和正确性。第7章一第10章分别对射前误差补偿技术、安装位置偏离质心误差、净空补偿技术和垂线偏差修正技术进行了研究。本书在编写过程中，得到了第二炮兵工程大学孟少飞博士的大力协助和支持，他为本书做了大量细致而有益的工作。同时，本书还参考了国内外众多作者的相关文献和著作，在此对作者一并表示感谢。
　　本书按照理论体系相对完整的原则来组织各章节内容，将理论与应用背景相结合，易于读者系统掌握捷联惯性测量组合的标定原理和方法，快速应用惯性测试标定技术奠定基础。
　　由于惯导系统测试标定的领域发展迅速，新方法和新理论不断出现，其理论体系和应用也不断变化，也由于作者专业知识所限，加之时间仓促，在取材和论述中难免存在不当之处，请广大读者不吝指正。