GPS/INS超紧组合导航系统关键技术改进
发布时间：2022-02-21 09:31
当前,导航应用范围日趋广泛,且人们对导航系统的精度、动态性能以及鲁棒性的要求不断提高。全球卫星定位系统（Global Positioning System,GPS）的定位精度高,但高动态时易使环路失锁;惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）的动态性能高、高频特性好,但其误差随时间不断累积。GPS/INS组合导航技术既可以提高GPS接收机的鲁棒性,又能够及时修正惯导系统的累积误差,已成为导航领域的研究热点。本文阐述了GPS/INS超紧组合导航系统发展的研究现状,罗列了GPS/INS不同组合模式的基本结构及特点,分析了组合导航系统中数据融合的方法,并对组合系统状态方程的建立进行了推导,介绍了GPS整周模糊度的解算流程,为GPS/INS超紧组合导航关键技术的研究奠定了基础。根据GPS/INS超紧组合导航系统的典型架构与面临的问题,本文对组合系统中的一些关键技术进行了改进。首先提出了一种基于滤波更新的组合滤波器的设计方法并用matlab实现了仿真,仿真结果表明观测输出值与估计值具有较好的吻合度;其次为了降低惯导系统的累积误差,本文提出了一种基于低速运动状态...
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 GPS/INS超紧组合导航系统发展研究现状
1.3 本文的主要内容和章节安排
2 GPS/INS组合导航系统介绍
2.1 GPS/INS不同组合模式的基本结构和特点
2.1.1 GPS/INS松组合模式
2.1.2 GPS/INS紧组合模式
2.1.3 GPS/INS超紧组合模式
2.1.4 GPS/INS深组合模式
2.2 GPS/INS组合导航系统的数据融合
2.3 GPS/INS超紧组合导航系统状态方程的推导
2.3.1 INS误差状态方程
2.3.2 GPS误差状态方程
2.3.3 GPS码跟踪环误差状态方程
2.3.4 GPS载波跟踪环误差状态方程
2.3.5 GPS/INS超紧组合系统整体误差状态方程
2.4 GPS整周模糊度的解算
2.5 本章小结
3 超紧组合导航关键技术的改进与验证
3.1 基于滤波更新的组合滤波器设计
3.1.1 超紧组合导航系统的典型架构与时间同步问题
3.1.2 基于滤波更新的组合滤波器设计思想与软件实现
3.1.3 基于滤波更新的组合滤波器的仿真验证
3.2 对降低惯导累积误差与消除奇异点的改进
3.2.1 基于运动特征的惯导参数检测清零算法的提出
3.2.2 利用拟合算法对惯导奇异点做平滑处理
3.2.3 改进验证与分析
3.3 GPS整周模糊度确认中Ratio值设定规律的研究
3.3.1 Ratio值测试法的基本知识
3.3.2 ILS解算的失败率与Ratio值的关系
3.3.3 Ratio值查找表的生成
3.3.4 Ratio值查找表的实际应用效果验证
3.4 本章小结
4 硬件平台的实现与性能测试
4.1 测试平台的硬件实现及调试
4.2 性能测试与对比
4.2.1 静止状态的稳定性测试
4.2.2 低速运动状态的精度测试
4.3 测试分析与总结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 研究展望
参考文献
个人简历和硕士期间发表论文、项目参与及获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]捷联惯性/卫星超紧组合导航技术综述与展望[J]. 李子月,张林,陈善秋,杨春宁,马龙华. 系统工程与电子技术. 2016(04)
[2]卫星导航系统发展及其军事应用特点分析[J]. 辛洁,赵伟,张之学,薛峰,杨尚锋. 导航定位学报. 2015(04)
[3]三种整周模糊度搜索方法对比[J]. 刘朝功. 北京测绘. 2015(02)
[4]一种SINS辅助GPS跟踪环路的新型松组合导航系统方案设计[J]. 葛俊,王新龙,车欢. 航空兵器. 2015(01)
[5]GPS失效下的无人机组合导航系统[J]. 柳明. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]GPS/SINS深组合导航技术综述[J]. 孙兆妍,王新龙,车欢. 航空兵器. 2014(06)
[7]改进的UKF在GPS/INS组合导航中的应用[J]. 刘庆元,郝立良,黄书捷,朱山昱. 测绘科学技术学报. 2014(05)
[8]INS/GNSS组合导航系统校准方法[J]. 彭军,何群,孙丰甲,郭建麟,李娜娜. 计测技术. 2014(04)
[9]GPS/INS组合导航技术研究[J]. 张学翠,张春涛,薛晓晶,秦联民,卢波. 火力与指挥控制. 2014(S1)
[10]神经网络辅助卡尔曼滤波在组合导航中的应用[J]. 崔留争,高思远,贾宏光,储海荣,姜瑞凯. 光学精密工程. 2014(05)
博士论文
[1]GNSS整周模糊度估计方法研究[D]. 宋福成.中国矿业大学(北京) 2016
[2]GPS/SINS深组合导航中的关键技术研究[D]. 杨洋.南京理工大学 2013
[3]卫星导航信号码跟踪精度研究[D]. 何在民.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2012
[4]GPS/INS组合导航数据处理算法拓展研究[D]. 何正斌.长安大学 2012
[5]分布式GPS/SINS超紧组合架构下的信号处理和信息融合技术研究[D]. 高帅和.哈尔滨工程大学 2012
[6]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
[7]MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D]. 叶萍.上海交通大学 2011
[8]GPS和捷联惯导组合导航新方法及系统误差补偿方案研究[D]. 韩松来.国防科学技术大学 2010
[9]星载GNSS/INS超紧组合技术研究[D]. 王立端.上海交通大学 2010
[10]GPS整周模糊度动态确定的算法及性能研究[D]. 陈树新.西北工业大学 2002
硕士论文
[1]GPS姿态测量及其整周模糊度算法研究[D]. 付鹏程.重庆交通大学 2015
[2]GPS/SINS组合导航数据融合算法研究[D]. 张潮.郑州大学 2015
[3]高动态下GPS/SINS超紧组合导航系统研究[D]. 李子月.浙江大学 2013
[4]GPS/INS组合导航系统中卡尔曼滤波算法的研究与实现[D]. 王欣明.北京交通大学 2012
[5]卡尔曼滤波在组合导航系统中的应用研究[D]. 付俐芳.昆明理工大学 2012
[6]GPS/INS紧耦合组合导航系统研究[D]. 刘婧.西安电子科技大学 2010
[7]GPS卫星接收机载波跟踪技术研究与实现[D]. 陆辉.电子科技大学 2008
[8]捷联式惯导系统误差标定方法研究[D]. 刘晓庆.哈尔滨工程大学 2008
[9]INS/GPS组合滤波方法研究[D]. 熊芝兰.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3636980
【文章来源】：郑州大学河南省211工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 GPS/INS超紧组合导航系统发展研究现状
1.3 本文的主要内容和章节安排
2 GPS/INS组合导航系统介绍
2.1 GPS/INS不同组合模式的基本结构和特点
2.1.1 GPS/INS松组合模式
2.1.2 GPS/INS紧组合模式
2.1.3 GPS/INS超紧组合模式
2.1.4 GPS/INS深组合模式
2.2 GPS/INS组合导航系统的数据融合
2.3 GPS/INS超紧组合导航系统状态方程的推导
2.3.1 INS误差状态方程
2.3.2 GPS误差状态方程
2.3.3 GPS码跟踪环误差状态方程
2.3.4 GPS载波跟踪环误差状态方程
2.3.5 GPS/INS超紧组合系统整体误差状态方程
2.4 GPS整周模糊度的解算
2.5 本章小结
3 超紧组合导航关键技术的改进与验证
3.1 基于滤波更新的组合滤波器设计
3.1.1 超紧组合导航系统的典型架构与时间同步问题
3.1.2 基于滤波更新的组合滤波器设计思想与软件实现
3.1.3 基于滤波更新的组合滤波器的仿真验证
3.2 对降低惯导累积误差与消除奇异点的改进
3.2.1 基于运动特征的惯导参数检测清零算法的提出
3.2.2 利用拟合算法对惯导奇异点做平滑处理
3.2.3 改进验证与分析
3.3 GPS整周模糊度确认中Ratio值设定规律的研究
3.3.1 Ratio值测试法的基本知识
3.3.2 ILS解算的失败率与Ratio值的关系
3.3.3 Ratio值查找表的生成
3.3.4 Ratio值查找表的实际应用效果验证
3.4 本章小结
4 硬件平台的实现与性能测试
4.1 测试平台的硬件实现及调试
4.2 性能测试与对比
4.2.1 静止状态的稳定性测试
4.2.2 低速运动状态的精度测试
4.3 测试分析与总结
5 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 研究展望
参考文献
个人简历和硕士期间发表论文、项目参与及获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]捷联惯性/卫星超紧组合导航技术综述与展望[J]. 李子月,张林,陈善秋,杨春宁,马龙华. 系统工程与电子技术. 2016(04)
[2]卫星导航系统发展及其军事应用特点分析[J]. 辛洁,赵伟,张之学,薛峰,杨尚锋. 导航定位学报. 2015(04)
[3]三种整周模糊度搜索方法对比[J]. 刘朝功. 北京测绘. 2015(02)
[4]一种SINS辅助GPS跟踪环路的新型松组合导航系统方案设计[J]. 葛俊,王新龙,车欢. 航空兵器. 2015(01)
[5]GPS失效下的无人机组合导航系统[J]. 柳明. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[6]GPS/SINS深组合导航技术综述[J]. 孙兆妍,王新龙,车欢. 航空兵器. 2014(06)
[7]改进的UKF在GPS/INS组合导航中的应用[J]. 刘庆元,郝立良,黄书捷,朱山昱. 测绘科学技术学报. 2014(05)
[8]INS/GNSS组合导航系统校准方法[J]. 彭军,何群,孙丰甲,郭建麟,李娜娜. 计测技术. 2014(04)
[9]GPS/INS组合导航技术研究[J]. 张学翠,张春涛,薛晓晶,秦联民,卢波. 火力与指挥控制. 2014(S1)
[10]神经网络辅助卡尔曼滤波在组合导航中的应用[J]. 崔留争,高思远,贾宏光,储海荣,姜瑞凯. 光学精密工程. 2014(05)
博士论文
[1]GNSS整周模糊度估计方法研究[D]. 宋福成.中国矿业大学(北京) 2016
[2]GPS/SINS深组合导航中的关键技术研究[D]. 杨洋.南京理工大学 2013
[3]卫星导航信号码跟踪精度研究[D]. 何在民.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2012
[4]GPS/INS组合导航数据处理算法拓展研究[D]. 何正斌.长安大学 2012
[5]分布式GPS/SINS超紧组合架构下的信号处理和信息融合技术研究[D]. 高帅和.哈尔滨工程大学 2012
[6]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
[7]MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D]. 叶萍.上海交通大学 2011
[8]GPS和捷联惯导组合导航新方法及系统误差补偿方案研究[D]. 韩松来.国防科学技术大学 2010
[9]星载GNSS/INS超紧组合技术研究[D]. 王立端.上海交通大学 2010
[10]GPS整周模糊度动态确定的算法及性能研究[D]. 陈树新.西北工业大学 2002
硕士论文
[1]GPS姿态测量及其整周模糊度算法研究[D]. 付鹏程.重庆交通大学 2015
[2]GPS/SINS组合导航数据融合算法研究[D]. 张潮.郑州大学 2015
[3]高动态下GPS/SINS超紧组合导航系统研究[D]. 李子月.浙江大学 2013
[4]GPS/INS组合导航系统中卡尔曼滤波算法的研究与实现[D]. 王欣明.北京交通大学 2012
[5]卡尔曼滤波在组合导航系统中的应用研究[D]. 付俐芳.昆明理工大学 2012
[6]GPS/INS紧耦合组合导航系统研究[D]. 刘婧.西安电子科技大学 2010
[7]GPS卫星接收机载波跟踪技术研究与实现[D]. 陆辉.电子科技大学 2008
[8]捷联式惯导系统误差标定方法研究[D]. 刘晓庆.哈尔滨工程大学 2008
[9]INS/GPS组合滤波方法研究[D]. 熊芝兰.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3636980
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