- 选题背景和意义:随着科技和国民经济的发展，无人机的作用日益突出。但是无人机体积小，重量轻，一次飞行能携带的油量有限，因此无人机自主空中加油技术的研究成为热点。导航和定位系统是无人机最重要的组成部分之一。目前无人机的飞行控制平台多采用加速度计、陀螺仪和GPS组成基于惯性导航的组合导航系统。这种导航组合方式既可以避免卫星导航系统信号易受遮挡导致导航精度降低的缺点，又可以结合惯导系统可靠性高的优点，得到一定的导航定位精度而降低成本。无人机自主空中加油的系统框图如下,其中初始对准和组合导航系统是无人机的核心，为无人机安全和稳定的飞行提供保障，其本质是多传感器信息优化处理系统。初始对准模块通过接收IMU提供的重力矢量和角速率信息，得到初始捷联矩阵，随后处理惯性仪表输出信息和GNSS输入的外部量测信息，建立精确的姿态矩阵。最终输出初始速度，初始位置和初始姿态矩阵。初始对准是进入导航工作状态必需的初始条件,是保证惯导系统正常工作的基本条件,在导航与制导系统中,初始对准占有十分重要的地位。在执行导航工作任务之前,必须首先进行初始对准。准确性和快速性是初始对准的关键。初始对准的好坏将直接影响到系统的导航精度,因此初始对准过程具有重要的理论和实际意义。
- 课题关键问题及难点：1、确定匹配方式的选取。1/确定基于速度匹配（或速度/位置匹配）的组合对准方法。2、捷联惯导系统的误差方程。3、从惯性导航的基本方程入手,推导捷联惯导系统完整的误差模型。4、对进入初始对准前期的惯性器件误差和系统误差进行了分析和补偿,给出系统标定的结果。5、建立捷联惯导初始对准Kalman滤波数学模型，实现精对准。6、研究Kalman滤波的基本理论和基本方程,建立kalman滤波模型进行仿真实验,得到实验结果。讨论Kalman滤波在捷联惯导中滤波初始参数的选取的影响。评估对准精度，满足团队对对准时间的要求，保证初始对准的快速性和精确性。
- 文献综述（或调研报告）：
1、捷联式惯性导航系统的基本原理
惯性导航系统(INS)基本工作原理是以牛顿力学定律为基础。它是将惯性传感器(陀螺仪和加速度计)直接安装在载体上,利用惯性元件感测载体的运动加速度经过积分运算来确定载体的姿态、位置和速度信息的自主式推算导航系统。
2、惯导系统初始对准的概念
惯性导航系统在正式工作之前的准备工作使惯性导航系统所描述的坐标系与导航坐标系相重合,使导航计算机正式工作时有正确的初始条件,如给定初始速度初始位置等，这些工作统称为初始对准。
惯性导航系统是根据测得的载体加速度,经过积分求得速度和位置的。在进行导航解算之前必须知道载体的初始速度和初始位置。在以地理坐标系(t系)为导航坐标系(n系)的惯性系统中,无论是物理平台还是数学平台都是测量加速度的基准,平台必须准确对准和跟踪地理坐标系,以避免由于平台误差引起的加速度测量误差。在惯导系统加电启动后,平台的三轴指向是任意的,没有确定的方位,因此在系统进入导航工作状态之前,必须将平台的指向准确估计出来,这个过程被称为惯导系统的初始对准。
3、惯导系统初始对准的要求
惯导系统不论用于对载体的导航还是武器系统的制导,均要求初始对准保证必须的初始信息的准确性和快速性。为了达到初始对准在精度和对准时间上的要求,陀螺仪和加速度计必须具备足够高的精度和稳定性,同时,系统的鲁棒性要好,对外界的干扰不敏感。
4、无人机初始对准的研究
无人机执行起飞任务前,首先必须进行初始对准。由于在载体机动的情况下,微惯导系统静基座初始对准方法已不再适用。传递对准是动基座对准的一种,其目的是估计并尽量减小子惯导(Slave INS)相对主惯导(Master INS)的相对失准角误差,分为粗对准和精对准两个阶段。在粗对准阶段,把主惯导的位置、速度和姿态信息一次性装订到子惯导中,作为子惯导导航或制导的初始条件。在精对准阶段,建立主惯导和子惯导之间的误差方程,然后进行滤波以估计相对失准角。子惯导可利用主惯导的多种信息进行传递对准。根据利用主惯导信息的不同,传递对准方法主要分为两大类:计算参数匹配方法和测量参数匹配方法，目前国内外已提出了很多传递对准方法,常规的传递对准匹配方法有速度匹配、角速度匹配、姿态角匹配、姿态矩阵匹配等。
速度匹配传递对准方法是利用主惯导和子惯导的计算速度差作为观测量,来估计子惯导相对于的失准角,进而修正子惯导的姿态矩阵来完成传递对准,是目前最常见且技术较成熟的一种匹配方法。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
