基于数据融合滤波的组合惯性导航系统研究与实现
发布时间：2021-08-07 21:57
随着无线电与卫星导航技术在航海领域的应用,基于惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）和全球卫星定位系统（Global Positioning System,GPS）的组合导航技术成为高精度、高可靠性导航领域的研究热点。由于海上作业环境复杂,如何确保舰船导航系统的精确性和高抗扰性,成为需要解决的关键问题。本文在INS/GPS组合导航系统的基础上,对真实环境运载体进行简化,建立组合导航系统的仿真应用模型,分析其在真实环境中的误差特性;针对多种误差来源,设计改进的SAGE-HUSA自适应卡尔曼滤波器和基于偏最小二乘法的抗差滤波器,实现高性能的组合导航系统。主要研究工作包括:（1）深入了解惯性导航系统的建模过程,针对惯性导航系统的复杂性及弱稳定性问题,在实际模型的基础上对其进行必要的简化,建立捷联惯导加速度计和陀螺仪元器件的仿真模型,预测载体的运行轨迹;通过和实际的输出数据比较来验证所建模型的普适性和准确性,为下一步实现组合导航系统提供数学平台,同时为数据融合滤波器的设计提供数据源。（2）考虑组合导航系统在实际环境中的多种误差,分析惯导在运行过程中的误差传...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陀螺仪仿真原理框图
速度计仿真器模型螺仪器件具有同样的条件下，加速度计直速度tzV ，东向速度txV ，北向速度tyV 北向加速度tya ；载体的高度 h，纬度 Lθ。加速度计是惯导系统中作用于敏感程中有误差存在，因此将加速度计实出，具体形式为：b b baf = f+ ，ba 表示加速度计的误差，bf 表示加以上分析，本文设计的加速度计仿真原bf
系转换到机体系的转换矩阵，它与姿态信息相关。因此，通过模型确定得速度信息，位置信息 , , 和姿态信息θ,γ,Ψ，就能够计算出 。2. 加速度计误差 的计算过程为 = + w (2其中，w 表示驱动白噪声，其方差为 ， 表示相关事件。在加速度仿真过程中，本文加入了加速度计的随机误差。2.1.4 惯导系统的解算在完成惯导主要元器件的仿真模型搭建后，便是对捷联惯导进行解算通过一些惯性测量元件的输出来计算惯导系统给的导航定位信息，比如通螺仪和加速度计的输出。bibftetωteC V
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种旋转调制惯导系统的复合旋转控制算法[J]. 邓志红,蔡山波,王博,付梦印. 系统工程与电子技术. 2016(11)
[2]基于实测轨迹的高精度捷联惯导模拟器[J]. 严恭敏,WANG Jinling,周馨怡. 导航定位学报. 2015(04)
[3]边缘CPF算法及在重力梯度辅助导航中应用[J]. 王宗原,孙枫. 中国惯性技术学报. 2014(06)
[4]北斗/GPS组合定位方法[J]. 吴甜甜,张云,刘永明,袁国良. 遥感学报. 2014(05)
[5]基于重力梯度辅助定位的概率神经网络改进方法[J]. 袁赣南,张红伟,袁克非,吴简彤. 中国惯性技术学报. 2013(03)
[6]基于自适应卡尔曼滤波的导航信息融合方法[J]. 崔平远,侯友轩,裴福俊. 控制工程. 2011(04)
[7]基于遗传神经网络的多级信息融合模型研究[J]. 胡胜利,赵宁. 计算机工程与设计. 2010(15)
[8]综合船桥多源导航信息融合技术研究[J]. 韩剑辉,许镇琳,舒东亮. 控制工程. 2010(04)
[9]一种新的粒子滤波算法在INS/GPS组合导航系统中的应用[J]. 向礼,刘雨,苏宝库. 控制理论与应用. 2010(02)
[10]惯性/北斗双星组合导航系统研究[J]. 陈帅,薛晓中,管雪元,孙瑞胜. 微计算机信息. 2009(04)
博士论文
[1]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
[2]水下航行器导航及数据融合技术研究[D]. 杨峻巍.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]GNSS/INS组合导航滤波算法研究[D]. 徐波.中国矿业大学 2016
[2]捷联惯导/卫星组合导航系统非线性滤波研究[D]. 徐九龙.沈阳理工大学 2015
[3]基于扩展卡尔曼滤波的足式机器人运动速度估计研究[D]. 王聪伟.哈尔滨工业大学 2014
[4]高动态下SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的仿真平台研究[D]. 石小龙.浙江大学 2014
[5]AUV组合导航系统研究[D]. 王冲.江苏科技大学 2013
[6]GPS/SINS组合导航系统在自寻的导弹中的应用研究[D]. 吴凤柱.南昌航空大学 2013
[7]微小型观探测UUV水下组合导航技术的研究[D]. 张宏德.哈尔滨工程大学 2013
[8]无陀螺捷联惯性装置/星敏感器组合导航方法研究[D]. 祝苗苗.哈尔滨工程大学 2013
[9]惯性/多卫星组合导航系统信息融合及故障检测算法研究[D]. 王春霞.南京航空航天大学 2008
[10]惯性基容错组合导航系统设计理论研究[D]. 舒东亮.西北工业大学 2007
本文编号：3328614
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
陀螺仪仿真原理框图
速度计仿真器模型螺仪器件具有同样的条件下，加速度计直速度tzV ，东向速度txV ，北向速度tyV 北向加速度tya ；载体的高度 h，纬度 Lθ。加速度计是惯导系统中作用于敏感程中有误差存在，因此将加速度计实出，具体形式为：b b baf = f+ ，ba 表示加速度计的误差，bf 表示加以上分析，本文设计的加速度计仿真原bf
系转换到机体系的转换矩阵，它与姿态信息相关。因此，通过模型确定得速度信息，位置信息 , , 和姿态信息θ,γ,Ψ，就能够计算出 。2. 加速度计误差 的计算过程为 = + w (2其中，w 表示驱动白噪声，其方差为 ， 表示相关事件。在加速度仿真过程中，本文加入了加速度计的随机误差。2.1.4 惯导系统的解算在完成惯导主要元器件的仿真模型搭建后，便是对捷联惯导进行解算通过一些惯性测量元件的输出来计算惯导系统给的导航定位信息，比如通螺仪和加速度计的输出。bibftetωteC V
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种旋转调制惯导系统的复合旋转控制算法[J]. 邓志红,蔡山波,王博,付梦印. 系统工程与电子技术. 2016(11)
[2]基于实测轨迹的高精度捷联惯导模拟器[J]. 严恭敏,WANG Jinling,周馨怡. 导航定位学报. 2015(04)
[3]边缘CPF算法及在重力梯度辅助导航中应用[J]. 王宗原,孙枫. 中国惯性技术学报. 2014(06)
[4]北斗/GPS组合定位方法[J]. 吴甜甜,张云,刘永明,袁国良. 遥感学报. 2014(05)
[5]基于重力梯度辅助定位的概率神经网络改进方法[J]. 袁赣南,张红伟,袁克非,吴简彤. 中国惯性技术学报. 2013(03)
[6]基于自适应卡尔曼滤波的导航信息融合方法[J]. 崔平远,侯友轩,裴福俊. 控制工程. 2011(04)
[7]基于遗传神经网络的多级信息融合模型研究[J]. 胡胜利,赵宁. 计算机工程与设计. 2010(15)
[8]综合船桥多源导航信息融合技术研究[J]. 韩剑辉,许镇琳,舒东亮. 控制工程. 2010(04)
[9]一种新的粒子滤波算法在INS/GPS组合导航系统中的应用[J]. 向礼,刘雨,苏宝库. 控制理论与应用. 2010(02)
[10]惯性/北斗双星组合导航系统研究[J]. 陈帅,薛晓中,管雪元,孙瑞胜. 微计算机信息. 2009(04)
博士论文
[1]组合导航系统多源信息融合关键技术研究[D]. 袁克非.哈尔滨工程大学 2012
[2]水下航行器导航及数据融合技术研究[D]. 杨峻巍.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]GNSS/INS组合导航滤波算法研究[D]. 徐波.中国矿业大学 2016
[2]捷联惯导/卫星组合导航系统非线性滤波研究[D]. 徐九龙.沈阳理工大学 2015
[3]基于扩展卡尔曼滤波的足式机器人运动速度估计研究[D]. 王聪伟.哈尔滨工业大学 2014
[4]高动态下SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的仿真平台研究[D]. 石小龙.浙江大学 2014
[5]AUV组合导航系统研究[D]. 王冲.江苏科技大学 2013
[6]GPS/SINS组合导航系统在自寻的导弹中的应用研究[D]. 吴凤柱.南昌航空大学 2013
[7]微小型观探测UUV水下组合导航技术的研究[D]. 张宏德.哈尔滨工程大学 2013
[8]无陀螺捷联惯性装置/星敏感器组合导航方法研究[D]. 祝苗苗.哈尔滨工程大学 2013
[9]惯性/多卫星组合导航系统信息融合及故障检测算法研究[D]. 王春霞.南京航空航天大学 2008
[10]惯性基容错组合导航系统设计理论研究[D]. 舒东亮.西北工业大学 2007
本文编号：3328614
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