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车载定位定向技术是指车上导航系统在载车行驶过程中精确确定其所在位置的地理坐标、北向方位及姿态角,为陆基导弹等武器的机动发射提供参考基准。为保证和增强车载武器系统的快速机动性,现代先进的陆地作战车辆一般都配备有定位定向系统。 虽然由惯性导航系统(INS)和全球定位系统(GPS)构成的INS/GPS组合系统很容易满足陆用导航系统动态定位和定向的要求,成为西方各国军用车辆导航系统的重要发展方向,但是GPS在我国军事应用中是不可完全依赖的,我国的车载导航系统必须具备自主定位定向的能力。采用液浮平台构成的车载导航系统虽然精度高,但每隔一定时间必须停车作零速修正,存在启动时间长、可靠性低、维修不便等缺点,极大制约着车载武器系统的快速反应能力。 论文中采用激光陀螺捷联惯导系统为主导航系统,通过与里程计和气压高度计组合,构成车载自主定位定向系统,并借助路标点进行误差补偿。该定位定向系统不依靠GPS,中途无须停车作零速修正,是一种全自主的导航系统,具有定位定向精度高、机动性好、可靠性高和寿命长等优点。 论文的主要研究内容包括: 1.在陀螺和加速度计均以增量形式采样条件下,介绍了捷联惯导系统(SINS)的算法编排,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法,在姿态更新算法中考虑了圆锥误差补偿算法,在速度更新算法中考虑了划船误差补偿算法,在位置更新算法中考虑了涡卷误差补偿算法,形成了一套完整的捷联惯导算法。 2.在里程计采样以路程增量形式输出情况下,推导了高精度航位推算(DR)算法,研究了航位推算误差的规律,得出了航位推算轨迹与载车真实轨迹相似的性质,利用相似性方法可以对捷联惯组在载车上的安装偏差角进行标定,应用已知路标点信息能够对载车惯导初始对准误差角和里程计刻度系数误差等误差源进行修正,实现高精度定位定向。 3.设计了SINS/DR组合导航系统,仿真结果表明,在组合导航系统中航向误差角和里程计刻度系数误差能被较好地估计出来,因而组合导航系统能够在一定程度上提高定位定向系统的精度,并可应用于车载导航系统的动基座初始精对准。