GPS/SINS超紧耦合组合导航系统的信息融合算法研究

发布时间：2023-04-16 18:53

　　随着科学技术的不断发展,各种高速及高动态的飞行器层出不穷,如何更好的解决高动态条件下的飞行器导航定位问题吸引了全世界各国研究者的关注。目前,GPS(全球定位系统)和SINS (捷联惯性导航系统)是两种常用的导航系统。但GPS抗干扰能力较差,在高动态环境中,接收机的跟踪环路受到多普勒频移及多普勒频移率的影响,容易失锁而失去导航能力。而SINS也有着误差随时间递增,需要初始对准等问题。鉴于两者的互补性特点,利用组合导航技术将二者结合,可以整体上提升导航系统的导航精度和导航性能,满足高动态条件下的导航需求。在国家自然科学基金的资助下,本文主要对GPS/SINS超紧耦合组合导航系统的信息融合算法进行了一定的研究。首先,论文从组合导航系统的结构出发,详细的介绍了几种组合导航系统的结构与基本原理,并在其基础上完成了建模工作。在重点研究GPS/SINS超紧耦合组合导航系统的基础上,设计了其中惯导速度辅助GPS接收机跟踪环路,最后提出了利用卫星的星历信息和惯导所输出的位置、速度信息估计多普勒频移的算法。接下来本文设计了一种GPS/SINS超紧耦合组合导航系统的的仿真系统框架,开发了轨迹的发生器、SIN...

【文章页数】：116 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 课题意义
    1.2 高动态导航技术国内外研究现状
        1.2.1 高动态GPS接收机国内外研究现状
        1.2.2 高动态组合导航技术国内外研究现状
    1.3 论文主要内容与篇章结构
第2章 GPS/SINS组合导航系统设计及算法研究
    2.1 GPS/SINS松耦合组合导航系统结构及模型
        2.1.1 GPS/SINS松耦合组合导航系统结构
        2.1.2 GPS的误差建模
        2.1.3 SINS的误差建模
        2.1.4 GPS/SINS松耦合组合导航系统建模
    2.2 GPS/SINS紧耦合组合导航系统结构及模型
        2.2.1 GPS/SINS紧耦合组合导航系统结构
        2.2.2 GPS/SINS紧耦合组合导航系统建模
    2.3 GPS/SINS超紧耦合组合导航系统结构及模型
        2.3.1 GPS/SINS超紧耦合组合导航系统结构
        2.3.2 GPS/SINS超紧耦合组合导航系统建模
    2.4 超紧耦合结构中SINS速度辅助接收机环路研究
        2.4.1 SINS速度辅助的接收机环路设计
        2.4.2 基于SINS速度的多普勒频移估计
    2.5 本章小结
第3章 超紧耦合组合导航系统的仿真实验平台设计及选星算法研究
    3.1 超紧组合导航系统仿真平台总体框架设计
    3.2 高动态载体轨迹发生器设计
    3.3 SINS仿真器设计
        3.3.1 陀螺仪输出数据仿真
        3.3.2 加速度计输出数据仿真
        3.3.3 SINS仿真分析
    3.4 GPS中频信号仿真器设计
        3.4.1 GPS中频信号模拟
        3.4.2 GPS中频信号仿真分析
    3.5 GPS的选星算法研究
        3.5.1 星的仰角及信号质量选择
        3.5.2 基于模糊算法的卫星几何分布选择
        3.5.3 算法的仿真分析
    3.6 本章小结
第4章 GPS/SINS超紧耦合组合导航系统的适配非线性滤波算法研究
    4.1 扩展卡尔曼滤波与无迹卡尔曼滤波
        4.1.1 扩展卡尔曼滤波原理
        4.1.2 无迹卡尔曼滤波原理
    4.2 改进的UKF及仿真分析
        4.2.1 UKF的改进算法
        4.2.2 仿真分析
    4.3 粒子滤波与UPF算法
        4.3.1 粒子滤波原理
        4.3.2 UPF算法
    4.4 算法的仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 系统仿真及分析
    5.1 基于仿真数据的实验验证
    5.2 基于真实数据的实验验证
        5.2.1 真实数据采集
        5.2.2 实验结果分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 后续研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间主要科研成果



本文编号：3791667