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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:高亢,陈希军,任顺清,李巍.SINS大失准角传递对准模型的可观测性分析[J].哈尔滨工业大学学报,2019,51(4):6.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201712132
GAO Kang,CHEN Xijun,REN Shunqing,LI Wei.A novel observability analysis method for SINS large misalignment angle transfer alignment model[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2019,51(4):6.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201712132
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SINS大失准角传递对准模型的可观测性分析
高亢1,陈希军1,任顺清1,李巍2
(1.哈尔滨工业大学 空间控制与惯性技术研究中心,哈尔滨 150080;2.哈尔滨理工大学 自动化学院,哈尔滨 150080)
摘要:
捷联惯导系统(SINS)是在军事、航空等领域有着广泛应用的全自主导航系统,传递对准是确定其导航初值的一项关键技术.针对捷联惯导系统大失准角传递对准模型进行了可观测性分析研究.首先,建立了SINS欧拉角误差模型,并根据水平失准角为小角度的工程实际情况等对误差模型进行了简化;然后,从非线性系统的可观测性分析出发,利用微分几何理论给出系统的可观测矩阵,并给出了系统可观测度定义以及通过奇异值分解分析状态变量可观测度的方法.将该方法应用于SINS大失准角传递对准模型中,对系统进行了“速度”匹配和“速度+姿态”匹配模式下的可观测性和状态可观测度分析;最后,设计了UKF滤波器进行传递对准仿真,仿真结果与可观测分析结论一致,验证了该可观测分析方法的正确性.结果表明,这两种匹配模式下系统均为不完全可观测,并且“速度+姿态”匹配模式下状态变量的可观测度相比“速度”匹配模式下的状态可观测度高.
关键词:  SINS  传递对准  非线性误差模型  大失准角  可观测性
DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201712132
分类号:V149.32
文献标识码:A
基金项目:国家重大科学仪器设备开发专项基金(2013YQ310737); 黑龙江省自然科学基金(F2016027)
A novel observability analysis method for SINS large misalignment angle transfer alignment model
GAO Kang1,CHEN Xijun1,REN Shunqing1,LI Wei2
(1. Space Control and Inertial Technology Research Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China; 2. School of Automation, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China)
Abstract:
The strapdown inertial navigation system (SINS) is a self-service navigation system widely used in military, aviation, and other fields, and the transfer alignment is one of the key technologies of SINS. The observability analysis of SINS alignment model of large misalignment angle is studied in this paper. Firstly, the nonlinear SINS error model was deduced and the error model was simplified according to the actual engineering situation. Then, based on the observability analysis method of nonlinear theory, the system observable matrix was built using the differential geometry theory, the definition of the system observable degree and the analysis method of the state variables' observable degree were given, and the method was applied to SINS nonlinear transfer alignment model under two different matching modes. Finally, the unscented Kalman filter (UKF) was designed for the SINS large misalignment angle transfer alignment simulation, and the simulation results verified the observability analysis.
Key words:  SINS  transfer alignment  nonlinear error model  large misalignment angle  observability

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