基于MEMS惯性传感网络的分布式导航系统研究

发布时间：2023-03-19 19:44

　　作为航空航天领域的关键技术,导航技术是一直以来的研究热点。导航传感器是导航系统中重要的组成部分,而MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)惯性传感器以其低成本、低功耗等优点在导航领域得到了广泛的应用。但是MEMS传感器的高噪声水平问题也是一直以来难以克服的困难。为了避免MEMS传感器测量噪声对导航系统性能的影响,本文设计了一种基于惯性传感网络的分布式导航系统,主要研究工作包括:1.研究惯性传感网络的最优配置方法,设计网络节点信息融合方法,弥补单一MEMS惯性传感器在精度和测量噪声方面的不足,为分布式导航系统提供精确地载体运动信息。通过实验解算惯性网络节点最佳空间配置角度,并基于最优配置惯性传感网络对各个节点数据进行数据融合,利用Allan方差分析数据融合前后传感器误差系数。2.根据惯性传感器的工作原理研究姿态和位置解算方法,设计分布式导航系统自适应联邦滤波器模型以及分布式导航系统数据融合方法,为载体提供高精度的导航状态信息。设计分布式导航实验,验证分布式导航系统算法,得到分布式导航系统的位置定位实验结果,通过与商用的PNS100精密组合导航系统结果相比...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 MEMS惯性传感网络
        1.1.1 MEMS惯性传感网络发展
        1.1.2 MEMS惯性传感网络研究现状
    1.2 分布式导航系统
    1.3 工作内容与研究意义
第二章 MEMS惯性传感网络系统设计
    2.1 惯性传感网络节点
        2.1.1 MEMS惯性传感器
        2.1.2 磁强计
    2.2 惯性传感网络节点误差校正
        2.2.1 MEMS惯性元器件误差校正
        2.2.2 磁强计误差校正
        2.2.3 网络节点安装误差校正
        2.2.4 误差校正实验分析
    2.3 惯性传感网络最优配置方法
    2.4 惯性传感网络数据融合方法
    2.5 本章小结
第三章 分布式导航系统方法设计
    3.1 坐标系变换理论
    3.2 分布式导航系统工作原理
        3.2.1 分布式导航系统模型
        3.2.2 惯性传感网络节点位姿解算方法
        3.2.3 磁强计航向解算方法
    3.3 基于联邦滤波器的分布式导航方法
        3.3.1 联邦滤波器结构设计
        3.3.2 基于联邦滤波器的分布式导航方法
    3.4 本章小结
第四章 分布式导航系统故障检测
    4.1 惯性传感网络故障检测方法
        4.1.1 故障检测统计原理
        4.1.2 硬故障检测
        4.1.3 软故障检测
    4.2 分布式导航系统故障检测方法
        4.2.1 状态χ²检验法
        4.2.2 残差χ²检验法
    4.3 本章小结
第五章 实验结果与分析
    5.1 惯性传感网络最优配置实验分析
    5.2 惯性传感网络最优融合实验分析
    5.3 分布式导航系统
        5.3.1 网络节点姿态解算
        5.3.2 速度解算
        5.3.3 位置解算
    5.4 系统故障检测
        5.4.1 硬故障检测实验分析
        5.4.2 软故障检测实验分析
        5.4.3 分布式导航故障检测实验分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3765845