基于CKF的SINS-DVL組合導航系統(tǒng)設計與仿真.pdf

1、隨著人類對海洋研究的深入,對水下或水面運載體導航系統(tǒng)的要求也越來越嚴苛。本文針對水下或水面導航中基于捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)(SINS)和多普勒計程儀(DVL)的組合導航系統(tǒng)進行了研究,SINS/DVL組合導航系統(tǒng)融合了SINS解算速度和DVL實時測量速度信息,采用卡爾曼濾波技術抑制SINS隨時間累積的誤差;并針對擴展卡爾曼濾波精度較低的問題,采用容積卡爾曼濾波(CKF)技術解決非線性SINS/DVL組合導航初始對準和導航問題。
　　首先

2、,介紹了慣性參考坐標系和慣導基本方程,并對捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)進行了詳細的探討,論述了捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的工作原理、誤差來源、非線性誤差模型的推導和數(shù)學編排,此外介紹了多普勒效應,并由此原理推導了DVL的測速原理,分析了雙波束、四波束DVL的測速優(yōu)勢。
　　其次,分析了SINS/DVL組合導航系統(tǒng)的基本原理、誤差模型、誤差方程和組合方式;研究了卡爾曼濾波原理并推導了其計算流程;為了進一步解決非線性濾波問題,建立了擴展卡爾曼濾波狀態(tài)方程和量測

3、方程,并對非線性SINS/DVL組合導航系統(tǒng)進行了初始對準、勻速直線運動、勻速圓周運動等狀態(tài)的仿真,仿真結果表明,擴展卡爾曼濾波能在一定程度上降低初始對準姿態(tài)角誤差,提高導航定位精度。
　　最后,詳細介紹了容積卡爾曼濾波技術,分析了spherical-radial cubature準則并推導了CKF濾波算法,建立了基于CKF的非線性SINS/DVL組合導航系統(tǒng)濾波模型,并對比了CKF和EKF濾波結果。仿真結果表明,在相同的仿真條件