课件：导航原理组合导航.ppt

组合导航,4.1 概述,一般而言，较理想的导航系统应具有以下性能： 自主性强：不依赖天气、气候及其它外部条件； 功能完备：可实时输出载体的全部运动参数，包括位置、速度、姿态、角速度和加速度甚至角加速度。 精度高：提供足够精确的导航与控制参数； 环境适应性好：在大的温度范围、恶劣的冲击、振动及化学污染、烟尘等环境中能可靠工作； 此外，还要求体积小，重量轻，造价低廉，维护保养方便，使用寿命长等。,前述各种导航系统，各自都有其优点和特色，但也有固有的不足之处。惯性导航系统自主性强，功能完备，但误差随时间积累。GPS全球定位系统具有全天候、全球、实时高精度测速定位，但输出参数更新率低，天线被遮挡或空间卫星发生故障时会出现信号中断，单独用GPS导航的方案受到限制。天文导航，也有缺点。综上所述，单一的导航系统均存在不足，难以满足航天器对导航系统的性能要求。,将两种或两种以上的导航系统组合起来成为一个综合导航系统，其导航性能比单一的系统好，我们把这种系统称为组合导航系统。 根据使用对象，综合方案可以多种多样，共性在于：以惯性导航系统为主，以其它导航系统为辅，这是由惯导系统的全自主的特点和输出导航参数较多决定的。,综合导航系统的优点可归纳如下： (1) 能有效地利用各子系统的导航信息，互相补充，使系统定位精度大大提高，并能抑制惯导系统的休拉振荡。 (2) 进一步提高子系统的可靠性。利用故障检测及识别技术，在一个子系统失效时，余度导航信息容许系统的工作模式进行自动转换。 (3) 可实现对各子系统及其元件的校准，从而能放宽对子系统元件指标的要求，有利于低成本的子系统及元件构成高精度的综合导航系统。 (4) 允许惯导系统进行动态初始对准与调整，既能减小惯导系统的积累误差，又能缩短地面准备时间，提高快速反应能力。,60年代以前，综合导航一般都采用频率滤波的方法或古典控制中校正的方法，具体的形式是环节的校正。60年代以来，滤波技术更加成熟，尤其是计算机技术迅猛发展，使得综合方式转变为以Kalman （卡尔曼）滤波为主，即在两个（或两个以上）导航系统输出的基础上，利用卡尔曼滤波去估计系统的各种误差（称为误差状态），再用误差状态的估值去校正系统，达到综合的目的。 卡尔曼滤波的估计技术是一种最优估计，因此，利用卡尔曼滤波器实现综合的导航系统也叫做最优综合导航系统。,1.阻尼式综合导航系统（经典组合原理）,阻尼式组合导航系统的设计思想 1.减弱惯导系统的积累性误差。惯导系统的误差随时间而积累、精度随时间而降低。因此要求与惯导系统组合的导航系统的误差和精度不随时间而变化。 2.抑制惯导系统的无阻尼振荡。从惯导系统的误差分析中可知：惯导系统的振荡周期有休拉周期、地球自转周期和与纬度有关的傅科周期。 目标：实现较精确的导航与定位。,4.2 系统组合原理,下面以外部位置信息阻尼方案为例予以说明。 利用天文导航系统得到的外部位置信息实现对惯导系统阻尼的一种方案如图6.2所示：,为外部位置信息， 为惯导系统的位置信息。,图中， 为外部位置信息, 可由天文导航系统给出，其和惯导系统输出的纬度信息相比较，以其差值信号，通过k1,k2,k3环节反馈到系统中去。,由上式可见，系统成为三阶系统，可通过适当选择参数K1、K2和K3，使原来无阻尼的惯导系统变成阻尼综合导航系统（也可通过引入外部速度信息来实现）。此外，还可通过适当选择参数来改变自振周期以得到所需的动态特性。,系统稳定后，从以上两式可得系统的稳态误差为,由以上两式可见，在增加附加修正环节和外部位置信息之后，在定位误差中，消除了初始速度误差，而陀螺的常值漂移只产生常值定位误差。平台的水平倾角误差，只受加速度计误差的影响，其它各项输入量产生的误差得到消除。因此，这种综合系统与纯惯导系统相比，提高了定位精度和姿态角精度。 阻尼综合方式是以古典控制理论为基础的，它不需要系统误差源的任何先验知识，故易于实现。,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析,感谢您的观看和下载,The user can demonstrate on a projector