SINS/GPS组合导航的捷联算法研究
发布时间:2021-03-01 03:44
捷联惯导系统(SINS)和全球定位系统(GPS)有很强的互补性,利用组合导航技术将SINS与GPS进行信息融合,能发挥它们各自的优势,SINS/GPS组合导航是目前导航技术领域内的主要研究内容。本文以自设计的低成本MEMS的IMU和导航计算机为实验对象,对SINS/GPS组合导航捷联算法进行了研究。首先,根据SINS的工作原理及各常用坐标系之间的变换关系,推导了以东、北、天坐标系为导航坐标系的SINS姿态、SINS速度和位置更新方程,在此基础上又推导了 SINS速度和位置误差方程,并对动态情况下SINS速度和位置误差进行Matlab仿真,仿真结果表明SINS速度、位置误差随时间不断积累。然后介绍了 GPS的工作原理,对GPS单点定位进行Matlab仿真,仿真结果表明GPS误差不会随时间积累,长期定位精度更佳,证明了 SINS与GPS有良好的互补性。其次,对SINS的算法进行了改进。在传统的SINS圆锥误差补偿算法和划船误差补偿算法的基础上,以三子样为例,提出了一种重叠式采样方式,利用圆锥效应和划船效应的对偶性原则,对圆锥误差补偿算法和划船误差补偿算法进行了改进,对改进后的补偿算法与传统...
【文章来源】:沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】:100 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 捷联惯性导航系统
1.2.2 SINS/GPS组合导航技术
1.2.3 SNS/GPS组合导航数据处理方法
1.3 论文的主要研究内容和工作安排
第2章 SINS/GPS组合导航系统理论基础
2.1 地球椭球模型
2.2 常用坐标系
2.3 不同坐标系之间的转换关系
2.4 捷联惯性导航系统SINS
2.4.1 SINS姿态更新算法
2.4.2 SINS速度与位置更新算法
2.4.3 SINS速度与位置误差
2.4.4 SINS速度与位置误差仿真
2.5 全球定位系统GPS
2.5.1 GPS系统组成
2.5.2 GPS定位原理
2.5.3 GPS单点定位仿真
2.6 SINS/GPS基本组合模式
2.7 本章小结
第3章 SINS误差补偿算法的改进
3.1 引言
3.2 圆锥误差算法
3.2.1 圆锥效应产生的机理
3.2.2 圆锥误差的补偿算法
3.2.3 一种改进的圆锥误差补偿算法
3.3 划船误差算法
3.3.1 划船效应产生的机理
3.3.2 划船误差的补偿算法
3.3.3 一种改进的划船误差补偿算法
3.4 本章小结
第4章 SINS/GPS组合系统的技术研究
4.1 引言
4.2 SNS/GPS组合导航系统原理
4.3 Kalman滤波技术
4.3.1 Kalman滤波方程
4.3.2 扩展Kalman滤波EKF算法
4.3.3 无迹Kalman滤波UKF算法
4.3.4 输出校正和反馈校正
4.4 SINS/GPS多源误差建模
4.4.1 惯性器件的误差模型
4.4.2 SINS系统误差模型
4.4.3 SNS和GPS空间杆臂误差模型
4.4.4 SINS和GPS时间不同步误差模型
4.5 SINS/GPS组合导航系统Kalman滤波器设计
4.5.1 建立系统的状态方程
4.5.2 建立系统的量测方程
4.6 SINS/GPS松组合滤波仿真
4.7 本章小结
第5章 SINS/GPS组合导航系统的工程实现及结果分析
5.1 引言
5.2 SINS/GPS组合导航硬件设计
5.2.1 惯性测量单元IMU
5.2.2 GPS接收机
5.2.3 导航计算机
5.3 SINS/GPS组合导航软件设计
5.3.1 系统初始化
5.3.2 误差补偿程序
5.3.3 SINS参数解算程序
5.3.4 GPS数据处理程序
5.3.5 SINS/GPS组合滤波程序
5.4 RTS平滑滤波在SINS/GPS组合系统中的应用
5.4.1 最优平滑滤波理论
5.4.2 RTS平滑算法
5.4.3 实测数据分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]单兵导航多传感器信息融合自适应滤波算法[J]. 张新喜,郭美凤,王成宾,程高峰,牛树来. 导航定位与授时. 2018(01)
[2]基于改进等效旋转矢量的姿态更新算法研究[J]. 张昀申,曹彪. 舰船电子工程. 2017(09)
[3]一种改进的捷联惯导系统优化算法[J]. 张朝飞,杨孟兴,吴明强. 现代防御技术. 2012(05)
[4]一种改进的捷联惯导系统姿态算法[J]. 张朝飞,杨孟兴,吴明强. 弹箭与制导学报. 2012(03)
[5]基于MATLABSimulink的捷联惯性导航仿真研究[J]. 蓝仁恩,付战平. 军民两用技术与产品. 2007(11)
[6]卡尔曼滤波在水下载体被动弹道跟踪系统中的应用[J]. 张云武,申琼,罗松. 舰船科学技术. 2007(03)
[7]易于实现的捷联式惯性导航系统仿真[J]. 吴小兰. 弹箭与制导学报. 2006(04)
博士论文
[1]GPS盲区下基于视觉感知的车辆高精度定位技术研究[D]. 周经美.长安大学 2017
[2]非线性滤波方法在AUV导航系统中的应用研究[D]. 冉昌艳.东南大学 2017
[3]SINS/GPS组合测量中的捷联算法与组合滤波技术研究[D]. 汤传业.东南大学 2016
[4]非线性Bayesian滤波及其在SINS/GPS紧耦合导航中的应用研究[D]. 张召友.哈尔滨工程大学 2013
[5]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
[6]光纤捷联惯导及其卫星深组合导航算法研究[D]. 马涛.哈尔滨工程大学 2013
[7]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]基于测距的主从式AUV协同导航算法研究[D]. 余睿.浙江大学 2018
[2]基于GPS/INS的无人机组合导航信息融合方法设计[D]. 万娇.南昌航空大学 2018
[3]Gm-APD阵列激光雷达距离像复原及去噪研究[D]. 康禹.哈尔滨工业大学 2018
[4]制导子弹药SINS/GPS紧组合算法研究[D]. 张莫南.哈尔滨工业大学 2018
[5]SINS/GPS组合导航自适应滤波算法研究[D]. 曹洁.华东师范大学 2018
[6]融合Adaboost与云模型优化算法的MIMUs/GPS信息处理研究[D]. 赵耀.东北电力大学 2018
[7]面向铁路位置网的MEMS-IMU组合导航系统研究与实现[D]. 唐晓红.上海师范大学 2018
[8]卫星信号受限条件下的列车精密单点定位方法[D]. 陈思睿.北京交通大学 2018
[9]移动机器人GPS/INS组合导航系统设计[D]. 崔晓枫.浙江大学 2018
[10]基于ESO与逆系统的非线性系统故障调节方法研究[D]. 王可宏.兰州理工大学 2017
本文编号:3056913
【文章来源】:沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】:100 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 捷联惯性导航系统
1.2.2 SINS/GPS组合导航技术
1.2.3 SNS/GPS组合导航数据处理方法
1.3 论文的主要研究内容和工作安排
第2章 SINS/GPS组合导航系统理论基础
2.1 地球椭球模型
2.2 常用坐标系
2.3 不同坐标系之间的转换关系
2.4 捷联惯性导航系统SINS
2.4.1 SINS姿态更新算法
2.4.2 SINS速度与位置更新算法
2.4.3 SINS速度与位置误差
2.4.4 SINS速度与位置误差仿真
2.5 全球定位系统GPS
2.5.1 GPS系统组成
2.5.2 GPS定位原理
2.5.3 GPS单点定位仿真
2.6 SINS/GPS基本组合模式
2.7 本章小结
第3章 SINS误差补偿算法的改进
3.1 引言
3.2 圆锥误差算法
3.2.1 圆锥效应产生的机理
3.2.2 圆锥误差的补偿算法
3.2.3 一种改进的圆锥误差补偿算法
3.3 划船误差算法
3.3.1 划船效应产生的机理
3.3.2 划船误差的补偿算法
3.3.3 一种改进的划船误差补偿算法
3.4 本章小结
第4章 SINS/GPS组合系统的技术研究
4.1 引言
4.2 SNS/GPS组合导航系统原理
4.3 Kalman滤波技术
4.3.1 Kalman滤波方程
4.3.2 扩展Kalman滤波EKF算法
4.3.3 无迹Kalman滤波UKF算法
4.3.4 输出校正和反馈校正
4.4 SINS/GPS多源误差建模
4.4.1 惯性器件的误差模型
4.4.2 SINS系统误差模型
4.4.3 SNS和GPS空间杆臂误差模型
4.4.4 SINS和GPS时间不同步误差模型
4.5 SINS/GPS组合导航系统Kalman滤波器设计
4.5.1 建立系统的状态方程
4.5.2 建立系统的量测方程
4.6 SINS/GPS松组合滤波仿真
4.7 本章小结
第5章 SINS/GPS组合导航系统的工程实现及结果分析
5.1 引言
5.2 SINS/GPS组合导航硬件设计
5.2.1 惯性测量单元IMU
5.2.2 GPS接收机
5.2.3 导航计算机
5.3 SINS/GPS组合导航软件设计
5.3.1 系统初始化
5.3.2 误差补偿程序
5.3.3 SINS参数解算程序
5.3.4 GPS数据处理程序
5.3.5 SINS/GPS组合滤波程序
5.4 RTS平滑滤波在SINS/GPS组合系统中的应用
5.4.1 最优平滑滤波理论
5.4.2 RTS平滑算法
5.4.3 实测数据分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]单兵导航多传感器信息融合自适应滤波算法[J]. 张新喜,郭美凤,王成宾,程高峰,牛树来. 导航定位与授时. 2018(01)
[2]基于改进等效旋转矢量的姿态更新算法研究[J]. 张昀申,曹彪. 舰船电子工程. 2017(09)
[3]一种改进的捷联惯导系统优化算法[J]. 张朝飞,杨孟兴,吴明强. 现代防御技术. 2012(05)
[4]一种改进的捷联惯导系统姿态算法[J]. 张朝飞,杨孟兴,吴明强. 弹箭与制导学报. 2012(03)
[5]基于MATLABSimulink的捷联惯性导航仿真研究[J]. 蓝仁恩,付战平. 军民两用技术与产品. 2007(11)
[6]卡尔曼滤波在水下载体被动弹道跟踪系统中的应用[J]. 张云武,申琼,罗松. 舰船科学技术. 2007(03)
[7]易于实现的捷联式惯性导航系统仿真[J]. 吴小兰. 弹箭与制导学报. 2006(04)
博士论文
[1]GPS盲区下基于视觉感知的车辆高精度定位技术研究[D]. 周经美.长安大学 2017
[2]非线性滤波方法在AUV导航系统中的应用研究[D]. 冉昌艳.东南大学 2017
[3]SINS/GPS组合测量中的捷联算法与组合滤波技术研究[D]. 汤传业.东南大学 2016
[4]非线性Bayesian滤波及其在SINS/GPS紧耦合导航中的应用研究[D]. 张召友.哈尔滨工程大学 2013
[5]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
[6]光纤捷联惯导及其卫星深组合导航算法研究[D]. 马涛.哈尔滨工程大学 2013
[7]车载自主定位定向系统研究[D]. 严恭敏.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]基于测距的主从式AUV协同导航算法研究[D]. 余睿.浙江大学 2018
[2]基于GPS/INS的无人机组合导航信息融合方法设计[D]. 万娇.南昌航空大学 2018
[3]Gm-APD阵列激光雷达距离像复原及去噪研究[D]. 康禹.哈尔滨工业大学 2018
[4]制导子弹药SINS/GPS紧组合算法研究[D]. 张莫南.哈尔滨工业大学 2018
[5]SINS/GPS组合导航自适应滤波算法研究[D]. 曹洁.华东师范大学 2018
[6]融合Adaboost与云模型优化算法的MIMUs/GPS信息处理研究[D]. 赵耀.东北电力大学 2018
[7]面向铁路位置网的MEMS-IMU组合导航系统研究与实现[D]. 唐晓红.上海师范大学 2018
[8]卫星信号受限条件下的列车精密单点定位方法[D]. 陈思睿.北京交通大学 2018
[9]移动机器人GPS/INS组合导航系统设计[D]. 崔晓枫.浙江大学 2018
[10]基于ESO与逆系统的非线性系统故障调节方法研究[D]. 王可宏.兰州理工大学 2017
本文编号:3056913
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3056913.html