GPS辅助SINS动态对准关键模型研究

发布时间：2020-02-15 14:29

【摘要】：捷联惯性导航系统是一种重要的自主式导航设备，广泛应用于军事和民用等诸多领域。初始对准是捷联惯导独自导航及组合导航的关键技术，其中卫星导航系统辅助捷联惯导动态初始对准是一个重要的研究方向。论文针对GPS辅助捷联惯导动态对准中的关键模型开展研究，包括INS元件误差的辨识和处理、地固系下基于多种姿态描述方法的SINS误差模型、GPS辅助捷联惯导动态初始对准的鲁棒非线性滤波算法以及GPS/INS紧组合初始对准的观测模型及鲁棒滤波算法等等。取得的主要研究成果如下： （1）采用Allan方差和功率谱密度对实测陀螺信号进行辨识，根据辨识结果重构性质相同的陀螺信号，表明辨识方法的正确性；提出一种基于经验模态分解的非平稳陀螺信号平稳化处理方法。通过与小波分析等方法比较实验，表明该方法能有效地辨识出非平稳信号序列中的趋势项，可提高信号的正态性。 （2）建立了地固系下任意失准角SINS系统误差模型，并给出了其大方位失准角误差模型和小失准角误差模型的简化公式，实验证明该模型能适用于GPS辅助下各种失准角情形下的初始对准，当失准角较小时，小失准角线性误差模型的估计精度和计算效率较高。 （3）建立了地固系下基于四元数、罗德里格参数、修正罗德里格参数的SINS系统误差模型，通过实验给出了上述模型的适用范围。基于SO（3）理论给出了上述几种姿态描述方法的高阶Cayley表述方法，，实验分析了基于几种不同姿态方法的SINS误差模型估计精度和计算效率。 （4）基于奇异值分解，提出一种新的H鲁棒Cubature卡尔曼滤波算法。该算法可以有效抑制因约束参数选择不当引起的滤波发散，放宽了该参数的取值范围进一步提高了算法的鲁棒性，分析了最优约束参数的迭代界限和迭代步长对滤波结果的影响。 （5）建立了GPS/INS紧组合初始对准的双差伪距/伪距率观测模型，实验表明引入双差伪距率观测值可以有效提高紧组合初始对准的精度和收敛速度。提出一种多重渐消H鲁棒Cubature卡尔曼滤波算法。该算法可以有效抑制原始观测值粗差，提高位置和姿态的估计精度，加快姿态估计误差的收敛速度。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P228.4;TN96

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王新龙;马闪;王海涌;;SINS在摇摆基座上的快速精确对准方法[J];北京航空航天大学学报;2009年01期

2 高亚楠,陈家斌,杨亭鹏;捷联式光纤陀螺罗经系统误差分析[J];北京理工大学学报;2005年05期

3 张秋昭;张书毕;侯东阳;刘万利;;基于经验模态分解的光纤陀螺随机序列平稳化处理[J];传感技术学报;2011年10期

4 孙红星,李德仁;使用双频相关法单历元解算GPS整周模糊值[J];测绘学报;2003年03期

5 吴富梅;杨元喜;;基于高阶AR模型的陀螺随机漂移模型[J];测绘学报;2007年04期

6 王坚;高井祥;王金岭;;基于经验模态分解的GPS基线解算模型[J];测绘学报;2008年01期

7 唐康华;吴美平;胡小平;;MEMS IMU辅助的高性能GPS接收机设计[J];测绘学报;2008年01期

8 孙红星;袁修孝;付建红;;航空遥感中基于高阶INS误差模型的GPS/INS组合定位定向方法[J];测绘学报;2010年01期

9 柴艳菊;欧吉坤;袁运斌;阳仁贵;钟世明;王海涛;;附加方位约束的GPS/INS组合系统选权自适应卡尔曼滤波[J];测绘学报;2011年04期

10 严恭敏;秦永元;;车载激光捷联惯导系统双位置对准研究[J];弹箭与制导学报;2005年S8期

相关博士学位论文 前4条

1 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 刘江;基于鲁棒估计理论的列车组合定位方法研究[D];北京交通大学;2011年

3 钱伟行;捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

4 谷宏强;光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究[D];南京理工大学;2009年

本文编号：2579833