基于BDS/SINS的组合导航系统研究
发布时间：2021-02-01 14:24
随着卫星导航定位技术的不断的发展,导航技术在人们日常生活中广泛应用,目前全球都在致力于发展低成本、高精度的导航系统。为了摆脱对美国GPS的过度依赖,研究北斗卫星导航系统（BDS）与捷联惯性导航系统（SINS）组合导航技术,对BDS在军事与民用中的推广应用具有一定的理论意义与应用价值。本文基于北斗卫星导航系统与捷联惯性导航系统,分别对捷联惯性导航系统姿态更新算法,北斗卫星伪距单点定位算法,以及北斗/捷联惯性导航的组合导航信息融合技术进行分析与研究。本文利用模拟轨迹对这些模型进行仿真分析,证明了其有效性和实用性。本论文的主要研究工作如下:首先简要概述了国内外全球导航系统/捷联惯性导航组合导航的现状以及捷联惯性导航系统常用坐标系与工作原理。研究了基于等效旋转矢量的姿态更新算法,将其与相应的微分方程结合,推导出捷联惯性导航系统的解算算法。通过MATLAB进行仿真实验,证明了捷联惯性导航系统的解算误差随时间不断积累。其次对北斗卫星导航系统进行了简要的阐述,分析了BDS常见得误差源及其相应改正方法。重点对北斗卫星轨道计算方法,以及利用伪距与伪距率进行定位测速的算法进行分析与研究;同时利用BDS基站...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究及发展现状
1.2.1 捷联惯性导航的研究现状
1.2.2 全球卫星导航系统研究现状
1.2.3 组合导航系统的研究现状
1.3 论文主要研究内容与章节安排
第2章 捷联惯性导航系统的研究
2.1 捷联惯性导航系统概述
2.1.1 常用坐标系及坐标变换
2.1.2 捷联惯性导航系统基本原理
2.2 圆锥运动下的等效旋转矢量算法
2.2.1 等效旋转矢量算法
2.2.2 锥补偿算法
2.2.3 算法的性能仿真
2.3 捷联惯性导航系统的算法
2.3.1 姿态更新算法
2.3.2 速度更新算法
2.3.3 位置更新算法
2.4 捷联惯性导航系统的误差方程
2.4.1 姿态误差方程
2.4.2 速度误差方程
2.4.3 位置误差方程
2.4.4 惯性传感器误差方程
2.5 静态惯性导航仿真分析
2.6 本章小结
第3章 北斗卫星导航系统研究
3.1 BDS组成及信号体制
3.1.1 BDS组成
3.1.2 BDS空间信号特征
3.2 BDS伪距定位原理测速原理
3.2.1 BDS伪距测量
3.2.2 伪距单点定位
3.2.3 速度测量原理
3.2.4 北斗卫星轨道解算
3.3 BDS误差源及修正方法
3.3.1 卫星钟差
3.3.2 电离层延迟
3.3.3 对流层延迟
3.3.4 多路径效应的影响
3.4 伪距定位误差方程
3.5 北斗静态单点定位仿真分析
3.6 本章小结
第4章 组合导航中的信息融合研究与应用
4.1 卡尔曼滤波算法
4.2 自适应组合算法研究
4.2.1 问题的提出
4.2.2 衰减自适应记忆滤波
4.2.3 噪声加权自适应卡尔曼滤波算法
4.2.4 自适应组合滤波算法
4.3 BDS/SINS组合导航系统数学模型
4.3.1 组合系统的状态方程
4.3.2 组合系统的量测方程
4.4 仿真分析
4.5 BDS失锁时的组合导航滤波算法研究
4.5.1 BDS失锁时组合导航系统滤波器结构
4.5.2 神经网络设计
4.5.3 基于神经网络的BDS/SINS组合导航
4.5.4 仿真分析
4.6 本章小结
第5章 基于联邦式的BDS/SINS系统设计
5.1 组合导航滤波器的设计
5.2 联邦卡尔曼滤波算法设计
5.3 组合导航系统的故障检测
5.4 基于冗余设计的故障检测
5.5 仿真分析
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]北斗导航系统应用前景分析[J]. 潘颜楠,杨鹏. 电子元器件与信息技术. 2019(01)
[2]浅析北斗系统的发展及通航应用[J]. 倪肖晨. 电子世界. 2019(01)
[3]北斗导航系统应用前景初探[J]. 张永丽,陈卫东,孟婷婷. 价值工程. 2018(36)
[4]北斗卫星民用市场现状与发展前景[J]. 孙启明,李栩,王君鹏. 北京邮电大学学报(社会科学版). 2018(01)
[5]北斗卫星导航系统的发展及其在现代海运业的应用[J]. 李先强. 世界海运. 2018(02)
[6]GNSS可用星数对GNSS/SINS紧组合系统性能影响分析[J]. 孙兆妍,王新龙,李群生,王盾. 航空兵器. 2017(06)
[7]BDS/GPS组合天顶对流层延迟估计的精度分析[J]. 唐龙江,徐爱功,徐宗秋,李磊. 导航定位学报. 2017(03)
[8]GPS失锁情况下基于神经网络的组合导航算法研究[J]. 张新民,张维. 弹箭与制导学报. 2017(03)
[9]BDS精密单点定位残差分析[J]. 陈泉余,隋立芬,田源,黄名华,范昆飞. 测绘科学技术学报. 2017(03)
[10]基于残差χ2检测方法的联邦卡尔曼滤波[J]. 李腾,周姜滨,刘运鹏. 航天控制. 2017(02)
博士论文
[1]中短程捷联惯导/GNSS导航系统关键技术研究[D]. 张百强.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]MEMS-SINS/GPS组合导航关键技术研究[D]. 崔留争.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]复杂地貌环境下BDS高精度定位算法研究[D]. 韩冲.太原理工大学 2018
[2]捷联惯性/天文组合导航算法研究[D]. 崔少华.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于非线性滤波算法的BDS/SINS组合导航系统研究[D]. 王银杰.郑州大学 2018
[4]北斗/INS紧组合导航系统研究[D]. 金传开.哈尔滨工程大学 2018
[5]BDS多路径误差特性研究[D]. 马晓东.中国矿业大学 2017
[6]车载捷联惯导系统标定技术研究[D]. 杨明.哈尔滨工程大学 2017
[7]缩短非组合BDS中长基线模糊度初始化时间的方法研究[D]. 吴风波.武汉大学 2017
[8]北斗软件接收机设计与研究[D]. 徐文璞.北京理工大学 2016
[9]联邦滤波算法在INS/GPS/CNS组合导航系统中应用的研究[D]. 车宁宇.北京理工大学 2016
[10]基于制导炮弹的BDS/SINS组合导航系统研究[D]. 翟萌.南京理工大学 2016
本文编号：3012909
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究及发展现状
1.2.1 捷联惯性导航的研究现状
1.2.2 全球卫星导航系统研究现状
1.2.3 组合导航系统的研究现状
1.3 论文主要研究内容与章节安排
第2章 捷联惯性导航系统的研究
2.1 捷联惯性导航系统概述
2.1.1 常用坐标系及坐标变换
2.1.2 捷联惯性导航系统基本原理
2.2 圆锥运动下的等效旋转矢量算法
2.2.1 等效旋转矢量算法
2.2.2 锥补偿算法
2.2.3 算法的性能仿真
2.3 捷联惯性导航系统的算法
2.3.1 姿态更新算法
2.3.2 速度更新算法
2.3.3 位置更新算法
2.4 捷联惯性导航系统的误差方程
2.4.1 姿态误差方程
2.4.2 速度误差方程
2.4.3 位置误差方程
2.4.4 惯性传感器误差方程
2.5 静态惯性导航仿真分析
2.6 本章小结
第3章 北斗卫星导航系统研究
3.1 BDS组成及信号体制
3.1.1 BDS组成
3.1.2 BDS空间信号特征
3.2 BDS伪距定位原理测速原理
3.2.1 BDS伪距测量
3.2.2 伪距单点定位
3.2.3 速度测量原理
3.2.4 北斗卫星轨道解算
3.3 BDS误差源及修正方法
3.3.1 卫星钟差
3.3.2 电离层延迟
3.3.3 对流层延迟
3.3.4 多路径效应的影响
3.4 伪距定位误差方程
3.5 北斗静态单点定位仿真分析
3.6 本章小结
第4章 组合导航中的信息融合研究与应用
4.1 卡尔曼滤波算法
4.2 自适应组合算法研究
4.2.1 问题的提出
4.2.2 衰减自适应记忆滤波
4.2.3 噪声加权自适应卡尔曼滤波算法
4.2.4 自适应组合滤波算法
4.3 BDS/SINS组合导航系统数学模型
4.3.1 组合系统的状态方程
4.3.2 组合系统的量测方程
4.4 仿真分析
4.5 BDS失锁时的组合导航滤波算法研究
4.5.1 BDS失锁时组合导航系统滤波器结构
4.5.2 神经网络设计
4.5.3 基于神经网络的BDS/SINS组合导航
4.5.4 仿真分析
4.6 本章小结
第5章 基于联邦式的BDS/SINS系统设计
5.1 组合导航滤波器的设计
5.2 联邦卡尔曼滤波算法设计
5.3 组合导航系统的故障检测
5.4 基于冗余设计的故障检测
5.5 仿真分析
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]北斗导航系统应用前景分析[J]. 潘颜楠,杨鹏. 电子元器件与信息技术. 2019(01)
[2]浅析北斗系统的发展及通航应用[J]. 倪肖晨. 电子世界. 2019(01)
[3]北斗导航系统应用前景初探[J]. 张永丽,陈卫东,孟婷婷. 价值工程. 2018(36)
[4]北斗卫星民用市场现状与发展前景[J]. 孙启明,李栩,王君鹏. 北京邮电大学学报(社会科学版). 2018(01)
[5]北斗卫星导航系统的发展及其在现代海运业的应用[J]. 李先强. 世界海运. 2018(02)
[6]GNSS可用星数对GNSS/SINS紧组合系统性能影响分析[J]. 孙兆妍,王新龙,李群生,王盾. 航空兵器. 2017(06)
[7]BDS/GPS组合天顶对流层延迟估计的精度分析[J]. 唐龙江,徐爱功,徐宗秋,李磊. 导航定位学报. 2017(03)
[8]GPS失锁情况下基于神经网络的组合导航算法研究[J]. 张新民,张维. 弹箭与制导学报. 2017(03)
[9]BDS精密单点定位残差分析[J]. 陈泉余,隋立芬,田源,黄名华,范昆飞. 测绘科学技术学报. 2017(03)
[10]基于残差χ2检测方法的联邦卡尔曼滤波[J]. 李腾,周姜滨,刘运鹏. 航天控制. 2017(02)
博士论文
[1]中短程捷联惯导/GNSS导航系统关键技术研究[D]. 张百强.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2017
[2]MEMS-SINS/GPS组合导航关键技术研究[D]. 崔留争.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]复杂地貌环境下BDS高精度定位算法研究[D]. 韩冲.太原理工大学 2018
[2]捷联惯性/天文组合导航算法研究[D]. 崔少华.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于非线性滤波算法的BDS/SINS组合导航系统研究[D]. 王银杰.郑州大学 2018
[4]北斗/INS紧组合导航系统研究[D]. 金传开.哈尔滨工程大学 2018
[5]BDS多路径误差特性研究[D]. 马晓东.中国矿业大学 2017
[6]车载捷联惯导系统标定技术研究[D]. 杨明.哈尔滨工程大学 2017
[7]缩短非组合BDS中长基线模糊度初始化时间的方法研究[D]. 吴风波.武汉大学 2017
[8]北斗软件接收机设计与研究[D]. 徐文璞.北京理工大学 2016
[9]联邦滤波算法在INS/GPS/CNS组合导航系统中应用的研究[D]. 车宁宇.北京理工大学 2016
[10]基于制导炮弹的BDS/SINS组合导航系统研究[D]. 翟萌.南京理工大学 2016
本文编号：3012909
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3012909.html
