箭载冗余捷联惯导系统

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 箭载冗余捷联惯导介绍 1
1.1.1 冗余捷联惯导的重要性 1
1.1.2 国内外冗余捷联惯组现状 2
1.2 国内外运载火箭冗余方案 4
1.2.1 宇宙神5运载火箭冗余方案 4
1.2.2 德尔塔4运载火箭冗余方案 6
1.2.3 阿里安4运载火箭冗余方案 8
1.2.4 猎鹰9运载火箭冗余方案 9
1.2.5 长征系列运载火箭冗余方案 10
1.3 故障检测方法简介 11
1.3.1 基于信号处理的故障检测方法 11
1.3.2 基于解析模型的故障检测方法 13
1.3.3 基于知识的故障检测方法 14
第2章 数学基础介绍 17
2.1 向量 17
2.2 矩阵 18
2.3 概率论 21
2.4 四元数 23
第3章 冗余捷联惯组配置方案 27
3.1 冗余捷联惯组的基础知识 27
3.1.1 陀螺仪 28
3.1.2 加速度计 29
3.2 冗余捷联惯组配置方案的设计要求 29
3.3 冗余捷联惯组最优配置 30
3.3.1 导航性能与冗余捷联惯组配置的关系 30
3.3.2 故障检测性能与冗余捷联惯组配置的关系 32
3.3.3 冗余捷联惯组最优配置的条件 33
3.4 典型的冗余捷联惯组配置方案 34
3.4.1 四表配置方案 34
3.4.2 五表配置方案 36
3.4.3 六表配置方案 40
3.5 冗余捷联惯组配置的可靠性 46
第4章 冗余捷联惯组误差及故障模型 48
4.1 冗余捷联惯组误差模型 48
4.2 故障建模 50
4.2.1 冗余捷联惯组故障建模 50
4.2.2 故障输出模式数学模型 52
第5章 基于一致性故障判别的冗余捷联惯组故障检测 55
5.1 双套七表冗余捷联惯组故障检测 55
5.1.1 冗余配置方式 55
5.1.2 故障检测与隔离策略 56
5.2 单套十表冗余捷联惯组故障检测 60
第6章 基于直接比较法的冗余捷联惯组故障检测 65
6.1 直接比较法中的奇偶方程 65
6.2 线性关系中系数k的确定 67
6.3 阈值Td的确定 68
6.4 直接比较法故障检测与隔离策略 69
6.5 故障检测性能指标 72
6.6 直接比较法故障检测的仿真应用 72
6.6.1 常值漂移故障检测仿真 73
6.6.2 线性漂移故障检测仿真 78
第7章 基于等价空间法的冗余捷联惯组故障检测 81
7.1 等价空间原理 81
7.2 广义似然比法 82
7.2.1 广义似然比法故障检测 82
7.2.2 广义似然比法故障隔离 83
7.2.3 解耦矩阵的求解 84
7.2.4 广义似然比法的改进 85
7.2.5 广义似然比法故障检测的仿真应用 85
7.3 最优奇偶向量法 90
7.3.1 最优奇偶向量法故障检测与隔离策略 90
7.3.2 最优奇偶向量法故障检测的仿真应用 91
7.4 奇异值分解法 93
7.4.1 奇异值分解法故障检测与隔离策略 93
7.4.2 奇异值分解法的等价空间原理证明 95
7.4.3 奇异值分解法的改进 96
7.4.4 奇异值分解法故障检测的仿真应用 98
7.5 奇偶向量的补偿 101
第8章 量化对故障检测的影响及解决方法 105
8.1 捷联惯组的量化输出 105
8.2 量化输出的误差分析 105
8.3 量化前后的故障检测效果对比 106
8.3.1 量化前陀螺仪的故障检测效果 106
8.3.2 量化前加速度计的故障检测效果 108
8.3.3 阈值的求取 109
8.3.4 量化后的故障检测效果 114
8.4 量化后冗余捷联惯组故障检测方法 115
8.4.1 三通道滤波检测 116
8.4.2 三通道检测阈值选取 117
8.5 三通道滤波法故障检测的仿真应用 120
8.5.1 常值漂移故障检测仿真 120
8.5.2 线性漂移故障检测仿真 126
第9章 冗余捷联惯导系统重构设计 129
9.1 故障后重构算法 129
9.1.1 最小二乘估计算法 129
9.1.2 加权最小二乘估计算法 130
9.2 各轴精度相同时对正交轴的信息重构 131
第10章 冗余捷联惯组故障检测试验方法 135
10.1 正交试验方法 135
10.2 正交试验设计 138
10.3 正交试验仿真测试 140
10.3.1 试验实现流程 140
10.3.2 仿真及结果分析 141
第11章 捷联惯导系统导航算法 145
11.1 坐标系和坐标系转换 145
11.1.1 坐标系定义 145
11.1.2 坐标系转换 145
11.2 发射惯性坐标系捷联惯导机械编排 147
11.2.1 发射时刻初值 147
11.2.2 发射惯性坐标系下算法编排 147
11.3 发射惯性坐标系捷联惯导数值更新算法 149
11.3.1 姿态更新算法 150
11.3.2 速度更新算法 153
11.3.3 位置更新算法 158
11.3.4 更新算法总结 161
11.4 发射惯性坐标系中的捷联惯导误差方程 162
11.5 发射惯性坐标系松耦合组合导航算法 165
11.5.1 SINS/GNSS松耦合组合导航算法 165
11.5.2 卫星的位置和速度转换 166
11.5.3 仿真验证 166
第12章 故障检测发展趋势 171
参考文献 173