实时重力梯度补偿的惯性导航方法研究
| 摘要 | 第10-13页 |
| ABSTRACT | 第13-15页 |
| 1 绪论 | 第21-37页 |
| 1.1 研究背景 | 第21-24页 |
| 1.1.1 高精度惯性导航技术的发展 | 第21-23页 |
| 1.1.2 地球重力场理论和观测技术的发展 | 第23-24页 |
| 1.2 重力辅助惯性导航技术的发展 | 第24-25页 |
| 1.3 重力梯度辅助惯性导航技术的发展和现状 | 第25-35页 |
| 1.3.1 重力梯度辅助惯性导航技术 | 第25-27页 |
| 1.3.2 国内研究进展 | 第27-28页 |
| 1.3.3 重力梯度仪研究进展 | 第28-35页 |
| 1.3.3.1 早期重力梯度仪 | 第28-30页 |
| 1.3.3.2 旋转加速度计式重力梯度仪 | 第30页 |
| 1.3.3.3 超导重力梯度仪 | 第30-31页 |
| 1.3.3.4 原子/量子干涉重力梯度仪 | 第31-35页 |
| 1.4 选题意义和研究内容 | 第35-37页 |
| 2 重力与重力梯度 | 第37-53页 |
| 2.1 地球重力场 | 第37-39页 |
| 2.2 扰动重力场 | 第39-41页 |
| 2.3 重力梯度测量 | 第41-42页 |
| 2.3.1 重力梯度基本概念 | 第41-42页 |
| 2.3.2 重力梯度仪测量系统 | 第42页 |
| 2.4 利用重力场模型计算重力梯度值 | 第42-45页 |
| 2.5 地形对重力梯度的影响 | 第45-52页 |
| 2.5.1 点质量模型 | 第45-46页 |
| 2.5.2 地形到重力梯度的数值计算 | 第46-49页 |
| 2.5.3 DTM计算的重力梯度变化值 | 第49-52页 |
| 2.6 本章小结 | 第52-53页 |
| 3 惯性导航系统 | 第53-83页 |
| 3.1 坐标系统 | 第53-57页 |
| 3.1.1 地心惯性系 | 第53-56页 |
| 3.1.2 地心地固系 | 第56页 |
| 3.1.3 导航坐标系 | 第56页 |
| 3.1.4 载体坐标系 | 第56-57页 |
| 3.2 坐标系转换 | 第57-62页 |
| 3.2.1 基本概念 | 第57-59页 |
| 3.2.2 地心地固系到地心惯性系 | 第59页 |
| 3.2.3 导航系到地心地固系 | 第59-60页 |
| 3.2.4 载体坐标系到导航坐标系 | 第60-62页 |
| 3.3 惯性导航方程 | 第62-68页 |
| 3.3.1 任意坐标系下的方程 | 第62-63页 |
| 3.3.2 导航坐标系下的方程 | 第63-66页 |
| 3.3.3 载体坐标系到导航系的四元数 | 第66-67页 |
| 3.3.4 四次龙格库塔积分 | 第67-68页 |
| 3.4 惯性导航误差方程 | 第68-74页 |
| 3.4.1 位置误差方程 | 第69-70页 |
| 3.4.2 姿态误差方程 | 第70-72页 |
| 3.4.3 速度误差方程 | 第72-74页 |
| 3.5 惯性观测单元模型 | 第74-75页 |
| 3.6 IMU误差模型 | 第75-79页 |
| 3.7 本章小结 | 第79-83页 |
| 4 重力梯度测量 | 第83-99页 |
| 4.1 重力梯度测量原理 | 第83-90页 |
| 4.1.1 重力梯度值转换矩阵 | 第84-86页 |
| 4.1.2 惯性系到加速度坐标系的旋转角速度 | 第86-87页 |
| 4.1.3 旋转转盘/平台式重力梯度仪 | 第87-90页 |
| 4.2 12-单轴加速度计式梯度仪模型 | 第90-98页 |
| 4.2.1 捷联式重力梯度仪 | 第93-96页 |
| 4.2.2 平台式重力梯度仪 | 第96-98页 |
| 4.3 本章小结 | 第98-99页 |
| 5 高精度惯性导航对重力场模型的要求 | 第99-117页 |
| 5.1 惯性导航系统误差机制 | 第99-102页 |
| 5.2 重力误差对位置误差的影响 | 第102-114页 |
| 5.2.1 知垂线偏差求位置误差 | 第105-108页 |
| 5.2.2 知扰动重力功率谱密度求位置误差 | 第108-114页 |
| 5.3 本章小结 | 第114-117页 |
| 6 重力和重力梯度移动测量平台误差分析 | 第117-135页 |
| 6.1 梯度观测值的数学表达式 | 第117-119页 |
| 6.2 误差方程 | 第119-120页 |
| 6.3 功率谱密度和协方差函数 | 第120-121页 |
| 6.4 几个适用的功率谱密度和协方差函数模型 | 第121-122页 |
| 6.4.1 模型A | 第121页 |
| 6.4.2 模型B | 第121-122页 |
| 6.4.3 模型C | 第122页 |
| 6.5 传感器误差协方差函数和功率谱模型 | 第122-127页 |
| 6.5.1 GPS运动加速度误差功率谱 | 第122-123页 |
| 6.5.2 加速度计误差功率谱模型 | 第123-124页 |
| 6.5.3 陀螺仪角速度误差协方差模型 | 第124-125页 |
| 6.5.4 陀螺仪方位角误差协方差模型 | 第125页 |
| 6.5.5 梯度仪误差功率谱模型 | 第125-126页 |
| 6.5.6 耦合误差的协方差计算 | 第126-127页 |
| 6.6 移动重力和重力梯度测量平台误差分析 | 第127-133页 |
| 6.7 本章小结 | 第133-135页 |
| 7 高精度重力梯度辅助惯性导航数值分析 | 第135-151页 |
| 7.1 状态方程 | 第135-140页 |
| 7.2 观测方程 | 第140-142页 |
| 7.3 参数设置 | 第142-144页 |
| 7.4 数值计算与分析 | 第144-148页 |
| 7.5 本章小结 | 第148-151页 |
| 8 总结与展望 | 第151-155页 |
| 8.1 主要工作与成果 | 第151-152页 |
| 8.2 后续研究展望 | 第152-155页 |
| 附录A 协方差函数的状态方程 | 第155-157页 |
| 附录B 重力场协方差模型 | 第157-161页 |
| 附录C 重力场协方差/混合功率谱密度表 | 第161-165页 |
| 参考文献 | 第165-173页 |
| 攻博期间发表的科研成果目录 | 第173-175页 |
| 攻博期间参加的科研项目 | 第175-177页 |
| 致谢 | 第177-178页 |
