一種基于時間-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)成為了國內(nèi)外的研究熱點?，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題，例如模型誤差、時間誤差殘余、模型呈非線性導(dǎo)致的計算量增大等問題

2、。為了解決上述問題，本文對衛(wèi)星/慣導(dǎo)超緊組合導(dǎo)航技術(shù)進行了深入的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　針對現(xiàn)有超緊組合量測模型呈非線性，對濾波算法要求高，計算量大，存在模型誤差，對時間誤差補償不準確的問題，提出了一種基于時間-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間延時誤差和時鐘誤差。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。
　　針對單一方法分析系統(tǒng)可觀測性結(jié)果不全面和不準確的問題，采用復(fù)合的可觀測性分析方法對系統(tǒng)進行可觀測性分析，分別從定性和定量兩個角度對系統(tǒng)進行可觀測性分析，得到定性和定量的復(fù)合可觀測性分析結(jié)論，從而可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的多角度可觀測性分析。并以本文提出的基于時間-空間差分的超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)為例，采用復(fù)合的可觀測性分析方法對系統(tǒng)進行分析。
　　為減輕導(dǎo)航

4、計算機的負擔，提出了一種降維的超緊組合導(dǎo)航方法，并針對該降維系統(tǒng)噪聲時變特性設(shè)計了一種改進的交互式多模型算法。由于桿臂誤差項不是常值，而是隨時間變化的，因此將其用白噪聲代替，從而將其從狀態(tài)量中去除，將量測中的桿臂誤差項與量測噪聲合并，得到降維的超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)。由于該降維系統(tǒng)為噪聲時變系統(tǒng)，因此為處理系統(tǒng)的噪聲時變問題，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度的多個模型的估計值融合，從而實現(xiàn)對時變噪聲的動態(tài)跟蹤。同時考

5、慮到傳統(tǒng)交互式多模型濾波算法需要事先知道各個模型的逗留時間從而確定模型傳遞矩陣的缺點，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)置細化為6種不同的情況，從而得到6種改進的交互式多模型算法。通過理論推導(dǎo)證明了改進算法具有更高的估計精度，并通過仿真分析進一步驗證了這一結(jié)論。
　　針對傳統(tǒng)混合濾波結(jié)構(gòu)反饋信息不準確問題，利用上述可觀測性分析過程中得到的可觀測度信息計算反饋因子，提出了一種基于可觀測度的混合校正濾波方法。該方