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题目:机动天基平台INS/CNS组合导航关键技术研究

关键词:惯性导航,天文导航,组合导航,动态补偿,星图识别算法

  摘要

本文以大机动状态和较低精度INS为研究条件,以机动天基平台为应用对象,进行INS/CNS组合导航关键技术的研究。针对载体大机动时成像点运动拖尾的问题,提出了利用INS数据进行动态拖尾的运动补偿模型和INS辅助星图识别算法,以提高了星图匹配的效率和成功率。 首先,根据具体需求,设计了具有载体轨迹发生器、INS模拟器、导航星数据库、动态星图模拟、星图预处理、质心提取算法、星图匹配算法、天文姿态解算、组合滤波算法和性能评估等模块的INS/CNS组合导航仿真系统。 其次,在分析了星敏感器成像模型的基础上,分别建立了俯仰运动、偏航运动和滚转运动三轴姿态变化引入像移量的公式,研究了利用INS输出的角速度信息进行运动补偿的方案。通过仿真,证明了在大机动状态下该方案的可行性。 最后,通过分析利用INS信息求解粗略的光轴指向、调整视场中可观测星的选取范围和调整投影到像平面中的可观测星的方法的基础上,提出了基于局部天区的三角形算法。该算法实现了在线建立导航星库的功能,降低了对星敏感器存储能力的要求。通过仿真验证,证实了该算法的计算效率得到了很大改善,减小了误匹配的概率,提高了识别成功率,为提高CNS数据输出率提供了有效的途径。