箭載冗餘捷聯慣導系統

《箭載冗餘捷聯慣導系統》對箭載冗餘捷聯慣導系統進行介紹。《箭載冗餘捷聯慣導系統》共12章，包括緒論，數學基礎介紹，冗餘捷聯慣組配置方案，冗餘捷聯慣組誤差及故障模型，基於一致性故障判別、直接比較法和等價空間法三種方法的冗餘捷聯慣組故障檢測，量化對故障檢測的影響及解決方法，冗餘捷聯慣導系統重構設計，冗餘捷聯慣組故障檢測試驗方法，捷聯慣導系統導航算法，故障檢測發展趨勢等內容。

前言

第1章 緒論 1

1.1 箭載冗餘捷聯慣導介紹 1

1.1.1 冗餘捷聯慣導的重要性 1

1.1.2 國內外冗餘捷聯慣組現狀 2

1.2 國內外運載火箭冗餘方案 4

1.2.1 宇宙神5運載火箭冗餘方案 4

1.2.2 德爾塔4運載火箭冗餘方案 6

1.2.3 阿里安4運載火箭冗餘方案 8

1.2.4 獵鷹9運載火箭冗餘方案 9

1.2.5 長征系列運載火箭冗餘方案 10

1.3 故障檢測方法簡介 11

1.3.1 基於信號處理的故障檢測方法 11

1.3.2 基於解析模型的故障檢測方法 13

1.3.3 基於知識的故障檢測方法 14

第2章 數學基礎介紹 17

2.1 向量 17

2.2 矩陣 18

2.3 概率論 21

2.4 四元數 23

第3章 冗餘捷聯慣組配置方案 27

3.1 冗餘捷聯慣組的基礎知識 27

3.1.1 陀螺儀 28

3.1.2 加速度計 29

3.2 冗餘捷聯慣組配置方案的設計要求 29

3.3 冗餘捷聯慣組最優配置 30

3.3.1 導航性能與冗餘捷聯慣組配置的關係 30

3.3.2 故障檢測性能與冗餘捷聯慣組配置的關係 32

3.3.3 冗餘捷聯慣組最優配置的條件 33

3.4 典型的冗餘捷聯慣組配置方案 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 冗餘捷聯慣組配置的可靠性 46

第4章 冗餘捷聯慣組誤差及故障模型 48

4.1 冗餘捷聯慣組誤差模型 48

4.2 故障建模 50

4.2.1 冗餘捷聯慣組故障建模 50

4.2.2 故障輸出模式數學模型 52

第5章 基於一致性故障判別的冗餘捷聯慣組故障檢測 55

5.1 雙套七表冗餘捷聯慣組故障檢測 55

5.1.1 冗餘配置方式 55

5.1.2 故障檢測與隔離策略 56

5.2 單套十表冗餘捷聯慣組故障檢測 60

第6章 基於直接比較法的冗餘捷聯慣組故障檢測 65

6.1 直接比較法中的奇偶方程 65

6.2 線性關係中係數k的確定 67

6.3 閾值Td的確定 68

6.4 直接比較法故障檢測與隔離策略 69

6.5 故障檢測性能指標 72

6.6 直接比較法故障檢測的仿真應用 72

6.6.1 常值漂移故障檢測仿真 73

6.6.2 線性漂移故障檢測仿真 78

第7章 基於等價空間法的冗餘捷聯慣組故障檢測 81

7.1 等價空間原理 81

7.2 廣義似然比法 82

7.2.1 廣義似然比法故障檢測 82

7.2.2 廣義似然比法故障隔離 83

7.2.3 解耦矩陣的求解 84

7.2.4 廣義似然比法的改進 85

7.2.5 廣義似然比法故障檢測的仿真應用 85

7.3 最優奇偶向量法 90

7.3.1 最優奇偶向量法故障檢測與隔離策略 90

7.3.2 最優奇偶向量法故障檢測的仿真應用 91

7.4 奇異值分解法 93

7.4.1 奇異值分解法故障檢測與隔離策略 93

7.4.2 奇異值分解法的等價空間原理證明 95

7.4.3 奇異值分解法的改進 96

7.4.4 奇異值分解法故障檢測的仿真應用 98

7.5 奇偶向量的補償 101

第8章 量化對故障檢測的影響及解決方法 105

8.1 捷聯慣組的量化輸出 105

8.2 量化輸出的誤差分析 105

8.3 量化前後的故障檢測效果對比 106

8.3.1 量化前陀螺儀的故障檢測效果 106

8.3.2 量化前加速度計的故障檢測效果 108

8.3.3 閾值的求取 109

8.3.4 量化後的故障檢測效果 114

8.4 量化後冗餘捷聯慣組故障檢測方法 115

8.4.1 三通道濾波檢測 116

8.4.2 三通道檢測閾值選取 117

8.5 三通道濾波法故障檢測的仿真應用 120

8.5.1 常值漂移故障檢測仿真 120

8.5.2 線性漂移故障檢測仿真 126

第9章 冗餘捷聯慣導系統重構設計 129

9.1 故障後重構算法 129

9.1.1 最小二乘估計算法 129

9.1.2 加權最小二乘估計算法 130

9.2 各軸精度相同時對正交軸的信息重構 131

第10章 冗餘捷聯慣組故障檢測試驗方法 135

10.1 正交試驗方法 135

10.2 正交試驗設計 138

10.3 正交試驗仿真測試 140

10.3.1 試驗實現流程 140

10.3.2 仿真及結果分析 141

第11章 捷聯慣導系統導航算法 145

11.1 座標系和座標系轉換 145

11.1.1 座標系定義 145

11.1.2 座標系轉換 145

11.2 發射慣性座標系捷聯慣導機械編排 147

11.2.1 發射時刻初值 147

11.2.2 發射慣性座標系下算法編排 147

11.3 發射慣性座標系捷聯慣導數值更新算法 149

11.3.1 姿態更新算法 150

11.3.2 速度更新算法 153

11.3.3 位置更新算法 158

11.3.4 更新算法總結 161

11.4 發射慣性座標系中的捷聯慣導誤差方程 162

11.5 發射慣性座標系松耦合組合導航算法 165

11.5.1 SINS/GNSS松耦合組合導航算法 165

11.5.2 衞星的位置和速度轉換 166

11.5.3 仿真驗證 166

第12章 故障檢測發展趨勢 171

參考文獻 173