非线性高斯滤波方法研究及其在CNS/SAR/SINS组合导航中的应用
发布时间：2022-01-10 02:28
惯性导航系统存在误差随时间积累的问题,无人机、军事运输机、洲际导弹等长时间航行飞行器的定位定向精度需要采用组合导航系统来保证,并且军事用途的飞行器要求组合导航系统精度高、不依赖外部信息。天文导航具有高精度、自主隐蔽的特点,合成孔径雷达是一种新型的微波成像雷达,它具分辨率高、探测距离远和全天候工作等优点,CNS、SAR与捷联惯导组成的CNS/SAR/SINS组合导航系统是一种有发展前途的自主导航方式。组合导航系统模型实质上是非线性的,当姿态失准角为大角度时,系统方程和量测方程均呈现强非线性。本文以高空飞行器CNS/SAR/SINS组合导航系统为应用背景,对组合导航非线性滤波方法开展研究。首先推导了捷联惯导非线性误差模型,分析了CNS和SAR的工作原理和误差来源,并建立了CNS/SAR/SINS组合系统的状态方程和量测方程。然后介绍了UKF、CKF、GHQF三种非线性高斯滤波算法,并利用泰勒级数展开对三种非线性滤波算法进行了精度比较分析,通过对函数泰勒展开式高阶项的捕获程度和数值稳定性分析表明,与UKF和CKF相比,GHQF能够逼近任意阶精度的非线性系统的后验均值,GHQF具有较高的估计精...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
早期的惯性导航系统
研制新一代低成本、轻型化的合成孔径雷达，用于地球环境、资源等的监测。图1-2 星载合成孔径雷达Fig.1-2 Satellite borne synthetic aperture radar欧空局分别于 1991 年和 1995 年发射了遥感地球资源系列卫星 ERS-1 和ERS-2，这是欧空局首次将合成孔径雷达应用于卫星，ERS 系列卫星负责对陆地、海洋等地球资源进行监测[41-43]。该系列卫星采用法国的 MK-1 平台，搭载的
02 年 3 月发射成功开始工作，采用近极地太阳同步轨道，AR 继承了 ERS 系列的成像模式和波束模式，具有可调整采用多种极化方式使得成像功能大大增强，单次扫描范围 SAR 雷达侦察卫星发展较晚，2007 年发射了一颗军民两为 TerraSAR-X，该卫星运行轨道与 ERS 系列卫星相同，星采用了先进的极化工作模式，拥有多通道信息接收方式成像模式，主要包括：StripMap、Scan-SAR、Spot-Ligh卫星还配置了有源天线，卫星工作受气象条件、云层覆盖，能够收集高质量的 X 波段雷达数据。国防部与航天局合作启动了 Cosmo-Skymed 星座项目，并列的第一颗雷达成像卫星进入了太空，如今该星座系列共侦察卫星，Cosmo-Skymed 工作在 X 波段，采用了先进的通道信息接收方式，同时具备三种精度的成像模式：ScantLight。Cosmo-Skymed 为全球第 1 个分辨率达到 1m 的雷达害监测、资源探测、军事侦察等方面发挥了极大的作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Control of epileptiform spikes based on nonlinear unscented Kalman filter[J]. 刘仙,高庆,李小俚. Chinese Physics B. 2014(01)
[2]分维自适应稀疏网格积分非线性滤波器[J]. 徐嵩,孙秀霞,刘树光,刘希,蔡鸣. 自动化学报. 2014(06)
[3]Cubature Kalman filters: Derivation and extension[J]. 张鑫春,郭承军. Chinese Physics B. 2013(12)
[4]一种可观测度分析方法及在传递对准中的应用[J]. 陈雨,赵剡,李群生. 中国惯性技术学报. 2013(04)
[5]Cubature卡尔曼滤波与Unscented卡尔曼滤波估计精度比较[J]. 孙枫,唐李军. 控制与决策. 2013(02)
[6]惯性/天文深组合非线性定位算法[J]. 赖际舟,于永军,熊智,刘建业. 控制与决策. 2012(11)
[7]可观测度的探讨及其在捷联惯导系统可观测性分析中的应用[J]. 杨晓霞,阴玉梅. 中国惯性技术学报. 2012(04)
[8]稀疏网格平方根求积分非线性滤波器[J]. 伍宗伟,姚敏立,马红光,贾维敏,田方浩. 电子学报. 2012(07)
[9]基于cubature Kalman filter的INS/GPS组合导航滤波算法[J]. 孙枫,唐李军. 控制与决策. 2012(07)
[10]基于CKF的SINS大方位失准角初始对准[J]. 孙枫,唐李军. 仪器仪表学报. 2012(02)
博士论文
[1]容积卡尔曼滤波算法研究及其在导航中的应用[D]. 葛磊.哈尔滨工程大学 2013
[2]对偶四元数导航算法与非线性高斯滤波研究[D]. 武元新.国防科学技术大学 2005
本文编号：3579884
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
早期的惯性导航系统
研制新一代低成本、轻型化的合成孔径雷达，用于地球环境、资源等的监测。图1-2 星载合成孔径雷达Fig.1-2 Satellite borne synthetic aperture radar欧空局分别于 1991 年和 1995 年发射了遥感地球资源系列卫星 ERS-1 和ERS-2，这是欧空局首次将合成孔径雷达应用于卫星，ERS 系列卫星负责对陆地、海洋等地球资源进行监测[41-43]。该系列卫星采用法国的 MK-1 平台，搭载的
02 年 3 月发射成功开始工作，采用近极地太阳同步轨道，AR 继承了 ERS 系列的成像模式和波束模式，具有可调整采用多种极化方式使得成像功能大大增强，单次扫描范围 SAR 雷达侦察卫星发展较晚，2007 年发射了一颗军民两为 TerraSAR-X，该卫星运行轨道与 ERS 系列卫星相同，星采用了先进的极化工作模式，拥有多通道信息接收方式成像模式，主要包括：StripMap、Scan-SAR、Spot-Ligh卫星还配置了有源天线，卫星工作受气象条件、云层覆盖，能够收集高质量的 X 波段雷达数据。国防部与航天局合作启动了 Cosmo-Skymed 星座项目，并列的第一颗雷达成像卫星进入了太空，如今该星座系列共侦察卫星，Cosmo-Skymed 工作在 X 波段，采用了先进的通道信息接收方式，同时具备三种精度的成像模式：ScantLight。Cosmo-Skymed 为全球第 1 个分辨率达到 1m 的雷达害监测、资源探测、军事侦察等方面发挥了极大的作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Control of epileptiform spikes based on nonlinear unscented Kalman filter[J]. 刘仙,高庆,李小俚. Chinese Physics B. 2014(01)
[2]分维自适应稀疏网格积分非线性滤波器[J]. 徐嵩,孙秀霞,刘树光,刘希,蔡鸣. 自动化学报. 2014(06)
[3]Cubature Kalman filters: Derivation and extension[J]. 张鑫春,郭承军. Chinese Physics B. 2013(12)
[4]一种可观测度分析方法及在传递对准中的应用[J]. 陈雨,赵剡,李群生. 中国惯性技术学报. 2013(04)
[5]Cubature卡尔曼滤波与Unscented卡尔曼滤波估计精度比较[J]. 孙枫,唐李军. 控制与决策. 2013(02)
[6]惯性/天文深组合非线性定位算法[J]. 赖际舟,于永军,熊智,刘建业. 控制与决策. 2012(11)
[7]可观测度的探讨及其在捷联惯导系统可观测性分析中的应用[J]. 杨晓霞,阴玉梅. 中国惯性技术学报. 2012(04)
[8]稀疏网格平方根求积分非线性滤波器[J]. 伍宗伟,姚敏立,马红光,贾维敏,田方浩. 电子学报. 2012(07)
[9]基于cubature Kalman filter的INS/GPS组合导航滤波算法[J]. 孙枫,唐李军. 控制与决策. 2012(07)
[10]基于CKF的SINS大方位失准角初始对准[J]. 孙枫,唐李军. 仪器仪表学报. 2012(02)
博士论文
[1]容积卡尔曼滤波算法研究及其在导航中的应用[D]. 葛磊.哈尔滨工程大学 2013
[2]对偶四元数导航算法与非线性高斯滤波研究[D]. 武元新.国防科学技术大学 2005
本文编号：3579884
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