定 价：85 元
丛书名：国防科技大学惯性技术实验室优秀博士学位论文丛书
- 作者：铁俊波，潘献飞，吴美平，曹聚亮，练军想 等 著
- 出版时间：2020/5/1
- ISBN：9787118120387
- 出 版 社：国防工业出版社
- 中图法分类：TN966
- 页码：140
- 纸张：胶版纸
- 版次：1
- 开本：16开
《惯性导航重力补偿方法研究》针对水下长航时高精度惯性导航问题，开展了惯性导航重力补偿方法研究。研究了重力水平扰动引起惯性导航误差机理，并基于误差机理研究成果提出了重力水平扰动补偿方法；为保证重力水平扰动补偿方法对惯性导航精度的提升效果，分析了加速度计残余零偏对重力水平扰动补偿效果的影响，并提出了一种基于重力矢量测量原理的加速度计零偏估计方法；同时，从频域分析得到了对惯性导航精度影响显著的重力场球谐模型阶次范围，得到了改进的降阶重力水平扰动补偿方法。
《惯性导航重力补偿方法研究》对从事惯性导航算法研究与系统设计的工程技术人员具有一定的参考价值，也可作为高等院校惯性导航相关专业的研究生参考书籍。
21世纪是海洋的世纪，水下潜航器是世界各国探索海洋奥秘、开发海洋资源和争夺制海权的重要支撑。惯性导航系统是当前水下潜航器的主要导航定位手段，惯性导航具有全天候、不受外部干扰等优点，能够满足军用水下潜航器的隐蔽性需求。在包括惯性器件误差、算法误差和重力扰动的激励下，惯性导航系统误差随时间累积，严重地制约了潜航器水下长航时导航能力。随着惯性传感器精度的不断提高，重力扰动已逐渐成为影响惯性导航精度的主要误差源之一，补偿重力扰动对惯性导航系统的影响是提高水下潜航器长航时导航能力的一种重要途径。
本书针对重力扰动对惯性导航系统的影响，开展了惯性导航重力补偿方法研究，主要研究内容如下：
（1）对重力水平扰动引起惯性导航误差的机理开展研究，从坐标系定义与矢量计算法则角度，分析了重力水平扰动对惯性导航初始对准与导航计算精度的影响，为后续研究重力水平扰动补偿算法奠定基础。
（2）根据重力水平扰动引起惯性导航误差机理研究结论，从理论上证明了重力水平扰动补偿须在惯性导航初始对准与导航计算两个阶段同时进行，并根据两种导航坐标系定义，分别提出了重力水平扰动速度补偿方法和重力水平扰动姿态补偿方法。
（3）分析了重力水平扰动补偿效果受到加速度计零偏的影响，建立了捷联式重力矢量测量噪声模型，并基于此模型提出了一种新的加速度计零偏估计方法，以消除加速度计零偏对重力水平扰动补偿效果的影响。
（4）为更好地在工程应用中使用所提出的重力水平扰动补偿算法，从理论上定量地分析了不同航速条件下的重力水平扰动对惯性导航精度的影响，将分析结论与重力水平扰动补偿方法相结合，提出了重力水平扰动降阶补偿算法，降阶补偿算法能够以较小的计算量获得较好的补偿效果，在工程应用中具有重要价值。
笔者学术水平有限，难免有疏忽或不妥之处，敬请读者批评指正。
第1章 绪论
1．1 研究背景和意义
1．1．1 重力辅助惯性导航技术
1．1．2 重力补偿与重力匹配定位的关系
1．1．3 重力辅助惯性导航系统结构
1．1．4 重力补偿方法研究意义
1．2 重力辅助惯性导航技术国内外发展现状
1．2．1 国外重力辅助惯性导航技术发展现状
1．2．2 国内重力辅助惯性导航技术发展现状
1．3 本书的研究目标、内容与组织结构
1．3．1 研究目标
1．3．2 研究内容与组织结构
第2章 惯性导航重力补偿方法理论基础
2．1 惯性导航理论基础
2．1．1 坐标系定义
2．1．2 惯性导航理论
2．1．3 惯性导航误差模型
2．1．4 惯性导航初始对准
2．2 重力场球谐函数模型
2．2．1 重力位场理论与球谐函数模型
2．2．2 重力场球谐函数模型的重力扰动计算
2．2．3 重力场球谐函数模型计算重力水平扰动
2．2．4 重力水平扰动计算验证
2．3 本章小结
第3章 惯性导航重力补偿方法研究
3．1 重力水平扰动影响惯性导航误差机理
3．1．1 误差机理分析方法
3．1．2 误差机理分析与结论
3．2 重力水平扰动速度补偿算法
3．2．1 重力水平扰动速度补偿算法设计思路
3．2．2 导航坐标系转动矢量计算方法
3．2．3 重力水平扰动速度补偿算法总结
3．3 重力水平扰动姿态补偿算法
3．3．1 重力水平扰动姿态补偿算法设计思路
3．3．2 姿态更新角速度计算方法
3．3．3 重力水平扰动姿态补偿算法总结
3．4 重力水平扰动补偿方法仿真验证
3．5 重力水平扰动补偿方法海试验证
3．5．1 试验条件
3．5．2 重力水平扰动补偿试验结果
3．5．3 重力水平扰动补偿效果与对比
3．6 本章小结
第4章 加速度计零偏对重力补偿的影响与零偏估计方法
4．1 加速度计零偏对重力水平扰动补偿的影响
4．1．1 加速度计零偏与重力水平扰动的耦合
4．1．2 补偿加速度计零偏必要性分析
4．2 基于重力矢量测量的加速度计零偏估计算法
4．2．1 加速度计零偏估计算法设计
4．2．2 捷联式重力矢量测量噪声模型
4．2．3 重力矢量测量噪声模型参数
4．2．4 加速度计零偏估计算法
4．3 加速度计零偏估计算法仿真验证
4．3．1 重力数据仿真
4．3．2 加速度计零偏参数设置
4．3．3 零偏估计算法有效性仿真验证
4．3．4 零偏估计算法典型应用场景仿真验证
4．4 本章小结
第5章 重力水平扰动降阶补偿方法
5．1 重力补偿目标频段
5．1．1 惯性导航单通道误差特性频域分析
5．1．2 重力补偿目标频段的确定
5．2 目标频段与降阶阶次的关系
5．2．1 时间频率与空间频率的转换
5．2．2 重力场球谐函数模型阶次的几何意义
5．2．3 降阶阶次计算
5．3 重力水平扰动降阶补偿方法
5．3．1 重力水平扰动降阶速度补偿算法
5．3．2 重力水平扰动降阶姿态补偿算法
5．4 重力水平扰动降阶速度补偿算法验证
5．4．1 对比试验设计
5．4．2 重力水平扰动计算结果对比
5．4．3 补偿效果对比
5．5 重力水平扰动降阶姿态补偿算法验证
5．5．1 对比试验设计
5．5．2 重力水平扰动计算结果对比
5．5．3 补偿效果对比
5．6 重力水平扰动降阶补偿算法比较
5．7 本章小结
第6章 总结与展望
6．1 全文总结
6．2 研究展望
参考文献
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