BDS/INS组合导航精确定位关键技术研究
发布时间：2021-11-20 17:02
北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,能够提供载体准确的位置和导航信息。惯性导航系统（INS）因其动态响应特性好、不易受干扰的特点,在日常生活占据一定的地位。组合导航就是把两种或两种以上的系统结合在一起实现优势互补的技术。在组合导航系统中,滤波算法的精度占据着重要的地位。传统的卡尔曼滤波在导航系统中应用最为广泛,但是算法只能在线性系统中,并且是系统模型和量测模型都十分确定的情况下,才能得到最佳的滤波效果。但是,在实际的工程应用中,很难满足这些条件。本文以惯导融合思想为基础,提出一种PID自适应卡尔曼滤波算法。该算法首先融合加速度计和陀螺仪解算的实时角度值,同时利用PID控制器抑制误差波动并把抑制后数值作为量测数据;陀螺仪数据作为状态数据,构建带有自适应系数的滤波方程,同时给出了详尽的理论分析过程,依靠算法,最后得到可信的姿态定位信息。经过采集数据的验证,证明了新算法能改进了卡尔曼滤波算法的不足。本文针对北斗卫星导航系统（BDS）/捷联惯性导航系统（INS）组合导航系统中,更准确的解出位置、速度信息的问题,提出了一种改进的Sage-Husa自适应滤波算法,...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北斗系统局部（5GEO/5IGSO/4MEO）卫星运动轨迹Fig1.1MotiontrajectoryofBeidouRegionalSystem(5GEO/5IGSO/4MEO)satellite
YeXe L图 2.1 地球坐标系和地理坐标系Fig 2.1 Earth coordinate system and geographical coordinate system物体坐标系（b 系）b b b bO x y z :载体来说，载体的质心定为此坐标系的原点，bx 轴和by 轴一中，载体的右方位为bx 轴，by 轴沿载体纵轴方向并指向前，上。b b b bO x y z 坐标系构成右手直角坐标系，当物体没有俯仰、倾面，bz 轴沿垂线指向天顶。物体坐标系相对于地理坐标系所态角来表示，分别为俯仰角 、横滚角 和航向角 。选取参考坐标系为地理坐标系按照“东北天（ENU）”的次序 b 系。
接收机到卫星的几何距离可下式求解出：2 2 2( ) ( ) ( )i i i i j X X Y Y Z Z c t上式可知，一颗卫星对应北斗接收机坐标的一个伪距方程，如果接或是四颗以上的可见的卫星的有用的测量值，简单的说，求解出四四个未知量，包括接收机的坐标 ( X ,Y ,Z )和时间偏差j t四个未知北斗定位就是三角定理，通过三角关系推算出北斗接收机的相对正( , , )，以上未知量也叫作状态变量。求解方程组即可得到四个：2123242 2 21 1 12 2 22 22 2 23 3 32 24 4 4( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )jjjjX X Y Y Z Z c tX X Y Y Z Z c tX X Y Y Z Z c tX X Y Y Z Z c t 斗定位示意图如下图所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级航姿中基于变阈值判据的自适应Kalman滤波[J]. 谢祖辉,杨功流,于东康,李壮. 压电与声光. 2019(02)
[2]INS/GPS组合导航的混合式滤波算法[J]. 韩斌子,胡柏青. 电子技术与软件工程. 2018(24)
[3]基于神经网络的INS/GPS组合导航误差补偿研究[J]. 鲍泳林,李皓,袁鸣,董严. 弹箭与制导学报. 2019(02)
[4]改进的扩展卡尔曼滤波算法研究[J]. 贺军义,李男男,安葳鹏. 测控技术. 2018(12)
[5]惯性导航与卫星导航组合定位精度分析及仿真[J]. 周俊,王琳,徐永强,黄海,李枭楠. 无线电工程. 2018(12)
[6]基于BDS/INS的列车组合定位算法研究[J]. 李卫东,张悦. 电子测量技术. 2018(18)
[7]EKF与互补融合滤波在姿态解算中的研究[J]. 王见,马建林. 传感技术学报. 2018(08)
[8]基于四元数的PID改进型互补滤波算法[J]. 朱科风,周庆华,王广鹏,王乐,林思宇. 智能计算机与应用. 2018(03)
[9]基于惯性导航的室内定位误差修正算法[J]. 陈国通,王小娜,张晓旭,许文倩,张璞. 河北工业科技. 2018(03)
[10]组合导航抗差自适应卡尔曼滤波[J]. 付心如,孙伟,徐爱功,丁伟,段顺利. 测绘科学. 2018(01)
硕士论文
[1]GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究[D]. 傅丽娟.合肥工业大学 2017
本文编号：3507763
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北斗系统局部（5GEO/5IGSO/4MEO）卫星运动轨迹Fig1.1MotiontrajectoryofBeidouRegionalSystem(5GEO/5IGSO/4MEO)satellite
YeXe L图 2.1 地球坐标系和地理坐标系Fig 2.1 Earth coordinate system and geographical coordinate system物体坐标系（b 系）b b b bO x y z :载体来说，载体的质心定为此坐标系的原点，bx 轴和by 轴一中，载体的右方位为bx 轴，by 轴沿载体纵轴方向并指向前，上。b b b bO x y z 坐标系构成右手直角坐标系，当物体没有俯仰、倾面，bz 轴沿垂线指向天顶。物体坐标系相对于地理坐标系所态角来表示，分别为俯仰角 、横滚角 和航向角 。选取参考坐标系为地理坐标系按照“东北天（ENU）”的次序 b 系。
接收机到卫星的几何距离可下式求解出：2 2 2( ) ( ) ( )i i i i j X X Y Y Z Z c t上式可知，一颗卫星对应北斗接收机坐标的一个伪距方程，如果接或是四颗以上的可见的卫星的有用的测量值，简单的说，求解出四四个未知量，包括接收机的坐标 ( X ,Y ,Z )和时间偏差j t四个未知北斗定位就是三角定理，通过三角关系推算出北斗接收机的相对正( , , )，以上未知量也叫作状态变量。求解方程组即可得到四个：2123242 2 21 1 12 2 22 22 2 23 3 32 24 4 4( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )jjjjX X Y Y Z Z c tX X Y Y Z Z c tX X Y Y Z Z c tX X Y Y Z Z c t 斗定位示意图如下图所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级航姿中基于变阈值判据的自适应Kalman滤波[J]. 谢祖辉,杨功流,于东康,李壮. 压电与声光. 2019(02)
[2]INS/GPS组合导航的混合式滤波算法[J]. 韩斌子,胡柏青. 电子技术与软件工程. 2018(24)
[3]基于神经网络的INS/GPS组合导航误差补偿研究[J]. 鲍泳林,李皓,袁鸣,董严. 弹箭与制导学报. 2019(02)
[4]改进的扩展卡尔曼滤波算法研究[J]. 贺军义,李男男,安葳鹏. 测控技术. 2018(12)
[5]惯性导航与卫星导航组合定位精度分析及仿真[J]. 周俊,王琳,徐永强,黄海,李枭楠. 无线电工程. 2018(12)
[6]基于BDS/INS的列车组合定位算法研究[J]. 李卫东,张悦. 电子测量技术. 2018(18)
[7]EKF与互补融合滤波在姿态解算中的研究[J]. 王见,马建林. 传感技术学报. 2018(08)
[8]基于四元数的PID改进型互补滤波算法[J]. 朱科风,周庆华,王广鹏,王乐,林思宇. 智能计算机与应用. 2018(03)
[9]基于惯性导航的室内定位误差修正算法[J]. 陈国通,王小娜,张晓旭,许文倩,张璞. 河北工业科技. 2018(03)
[10]组合导航抗差自适应卡尔曼滤波[J]. 付心如,孙伟,徐爱功,丁伟,段顺利. 测绘科学. 2018(01)
硕士论文
[1]GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究[D]. 傅丽娟.合肥工业大学 2017
本文编号：3507763
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