慣性基容錯組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計理論研究.pdf

1、本文以基于捷聯(lián)慣導(dǎo)的多源信息組合導(dǎo)航系統(tǒng)為研究對象，研究了高精度捷聯(lián)算法設(shè)計、高精度容錯組合導(dǎo)航聯(lián)邦濾波設(shè)計、基于魯棒濾波的聯(lián)邦濾波設(shè)計以及多源信息組合導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯設(shè)計等問題。主要的研究內(nèi)容可概述如下： 1．研究了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差特性以及高精度捷聯(lián)算法。推導(dǎo)了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿念更新算法、速度更新算法和位置更新算法，研究了姿態(tài)更新中高動態(tài)補償項的高精度多子樣等效旋轉(zhuǎn)矢量算法及其算法優(yōu)化，速度更新中高動態(tài)補償項的高精度多子樣算法

2、及其算法優(yōu)化，位置更新中高動態(tài)補償項的高精度多子樣算法及其算法優(yōu)化；并通過軌跡仿真驗證了算法的有效性。 2．研究了多源信息組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合技術(shù)。建立了GPS、北斗雙星(RDSS)、羅蘭 C (LC)和多普勒測速系統(tǒng)(DVS)的誤差模型；設(shè)計了一種基于局部反饋校正的無重置聯(lián)邦濾波器，推導(dǎo)了基于該濾波器的信息融合算法；對SINS/GPS/RDSS/LC/DVS組合導(dǎo)航系統(tǒng)基于局部反饋校正的無重置聯(lián)邦濾波器進行了設(shè)計，并分別采用

3、Carlson提出的無重置聯(lián)郯濾波器和基于局部反饋校正無重置聯(lián)邦濾波器進行了仿真比較分析。 3．研究了基于極大似然準(zhǔn)則的自適應(yīng)卡爾曼濾波及其在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用。首先介紹了利用極大似然估計準(zhǔn)則提出的一種自適應(yīng)卡爾曼濾波算法。該算法的特點是利用極大似然準(zhǔn)則對系統(tǒng)和量測噪聲方差陣進行實時調(diào)整來反映噪聲特性的變化，使得濾波器能更好地適應(yīng)噪聲統(tǒng)計特性的變化。最后設(shè)計了基于此算法的SINS/GPS/RDSS/LC/DVS組合導(dǎo)航系統(tǒng)無

4、重置聯(lián)邦濾波器，并進行了仿真分析。 4．研究了H<,∞>濾波及其在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用。首先針對系統(tǒng)模型參數(shù)及噪聲統(tǒng)計特性的不確定性問題，給出了一種具有較強魯棒性的Ⅳ。次優(yōu)濾波算法，并對其存在的條件及遞推形式進行了理論分析。最后針對系統(tǒng)噪聲和量測噪聲協(xié)方差陣未知的情況設(shè)計了基于此算法的SINS/GPS/RDSS/LC/DVS組合導(dǎo)航系統(tǒng)基于局部反饋校正的無重置聯(lián)邦濾波器，并進行了仿真分析。 5.研究了多源信息組合導(dǎo)航系統(tǒng)

5、的容錯設(shè)計技術(shù)。在基于局部反饋校正的無重置聯(lián)邦濾波器中，研究了在子系統(tǒng)采用反饋校正情況下的系統(tǒng)故障檢測的狀態(tài)x<'2>和殘差X<'2>檢驗法；并針對SINS/GPS/RDSS/LC/DVS組合導(dǎo)航系統(tǒng)進行了故障檢測仿真分析。 本文研究的創(chuàng)新點主要有以下幾個方面： 1.針對Carlson提出的無重置聯(lián)邦濾波器由于長時間濾波而系統(tǒng)出現(xiàn)非線性導(dǎo)致濾波發(fā)散的問題，提出了一種基于局部反饋校正的無重置聯(lián)邦濾波器，并推導(dǎo)了基于該濾波器

6、的信息融合算法：該聯(lián)邦濾波器與Carlson提出的無重置聯(lián)邦濾波器相比，兩者具有相同的容錯性能而該聯(lián)邦濾波器的濾波精度更高。 2．研究了基于極大似然準(zhǔn)則條件下的自適應(yīng)卡爾曼濾波，針對系統(tǒng)噪聲協(xié)方差陣和量測噪聲協(xié)方差陣不確切知道的情況，設(shè)計了基于此自適應(yīng)卡爾曼濾波的無重置聯(lián)邦濾波器并進行了仿真分析，證明了其比基于常規(guī)卡爾曼濾波的無重置聯(lián)邦濾波器具有更好的適用范圍和更高的濾波精度。 3．研究了H<,∞>濾波算法，針對系統(tǒng)噪聲