一種基于時(shí)間-空間差分的GPS-SINS超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)是導(dǎo)航系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向，在航空、航海等領(lǐng)域起到了極其重要的作用。隨著科技的發(fā)展和高性能載體對(duì)導(dǎo)航設(shè)備的定位精度、成本、可靠性等諸多方面要求的提高，衛(wèi)星/慣導(dǎo)超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)成為了國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的多種衛(wèi)星/慣導(dǎo)超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型中基于矢量跟蹤結(jié)構(gòu)的超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)在各方面的性能上表現(xiàn)較為突出。但是該方法也存在較多問(wèn)題，例如模型誤差、時(shí)間誤差殘余、模型呈非線性導(dǎo)致的計(jì)算量增大等問(wèn)題

2、。為了解決上述問(wèn)題，本文對(duì)衛(wèi)星/慣導(dǎo)超緊組合導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　針對(duì)現(xiàn)有超緊組合量測(cè)模型呈非線性，對(duì)濾波算法要求高，計(jì)算量大，存在模型誤差，對(duì)時(shí)間誤差補(bǔ)償不準(zhǔn)確的問(wèn)題，提出了一種基于時(shí)間-空間差分的超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型。該模型能夠利用差分方程消除時(shí)間延時(shí)誤差和時(shí)鐘誤差。而且，該模型采用與載體速度和位置呈線性關(guān)系的I/Q角速率和相位信息作為建模橋梁，得到線性的量測(cè)方程，其中不涉及到線性化處理或其它為得到

3、線性方程而進(jìn)行的近似處理，這就在一定程度上減小了模型誤差，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。
　　針對(duì)單一方法分析系統(tǒng)可觀測(cè)性結(jié)果不全面和不準(zhǔn)確的問(wèn)題，采用復(fù)合的可觀測(cè)性分析方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可觀測(cè)性分析，分別從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可觀測(cè)性分析，得到定性和定量的復(fù)合可觀測(cè)性分析結(jié)論，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的多角度可觀測(cè)性分析。并以本文提出的基于時(shí)間-空間差分的超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)為例，采用復(fù)合的可觀測(cè)性分析方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析。
　　為減輕導(dǎo)航

4、計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，提出了一種降維的超緊組合導(dǎo)航方法，并針對(duì)該降維系統(tǒng)噪聲時(shí)變特性設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的交互式多模型算法。由于桿臂誤差項(xiàng)不是常值，而是隨時(shí)間變化的，因此將其用白噪聲代替，從而將其從狀態(tài)量中去除，將量測(cè)中的桿臂誤差項(xiàng)與量測(cè)噪聲合并，得到降維的超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)。由于該降維系統(tǒng)為噪聲時(shí)變系統(tǒng)，因此為處理系統(tǒng)的噪聲時(shí)變問(wèn)題，采用了交互式多模型算法。利用某一概率組合將具有不同噪聲強(qiáng)度的多個(gè)模型的估計(jì)值融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)變?cè)肼暤膭?dòng)態(tài)跟蹤。同時(shí)考

5、慮到傳統(tǒng)交互式多模型濾波算法需要事先知道各個(gè)模型的逗留時(shí)間從而確定模型傳遞矩陣的缺點(diǎn)，提出了具有最優(yōu)模型傳遞矩陣的交互式多模型算法，并將參數(shù)設(shè)置細(xì)化為6種不同的情況，從而得到6種改進(jìn)的交互式多模型算法。通過(guò)理論推導(dǎo)證明了改進(jìn)算法具有更高的估計(jì)精度，并通過(guò)仿真分析進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論。
　　針對(duì)傳統(tǒng)混合濾波結(jié)構(gòu)反饋信息不準(zhǔn)確問(wèn)題，利用上述可觀測(cè)性分析過(guò)程中得到的可觀測(cè)度信息計(jì)算反饋因子，提出了一種基于可觀測(cè)度的混合校正濾波方法。該方