信息融合技術(shù)在微小型慣性測量系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、信息融合技術(shù)是七十年代發(fā)展起來的一門新興科學(xué)，在慣性測量當(dāng)中的應(yīng)用還處在初級階段。隨著微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新型慣性敏感元件——微型機(jī)械慣性敏感元件。由于它具有體積小、重量輕、成本低的特點(diǎn)，在慣性測量裝置中可以采用冗余使用。本文針對微小型慣性測量系統(tǒng)的特點(diǎn)，就如何利用信息融合技術(shù)提高其測量精度進(jìn)行了研究。提出了采用平行冗余編排方式、元件級信息融合的冗余MIMU方案，對利用Kalman濾波器實現(xiàn)基于MIMU的INS和

2、GPS組合的方法進(jìn)行了研究。 1.陀螺儀逐次啟動漂移的特性分析.利用時間序列理論對同一只陀螺儀的多次啟動漂移特性進(jìn)行了研究，研究表明：同一只陀螺儀的逐次啟動漂移存在相同或相近的特性。主要表現(xiàn)在其變化趨勢相似，隨機(jī)漂移的時間序列模型結(jié)構(gòu)相同、系數(shù)相近。因此，在進(jìn)行誤差補(bǔ)償時可以采用一次啟動獲取的模型進(jìn)行補(bǔ)償。 2.陀螺儀群體漂移特性的分析.對于多個相同型號的陀螺儀在相同的條件下同時進(jìn)行測試時的群體漂移特性進(jìn)行了分析，研究表

3、明：雖然測試環(huán)境、條件和陀螺儀結(jié)構(gòu)都相同，但它們的漂移特性卻完全不同。它們存在不同的趨勢項漂移、隨機(jī)漂移部分符合一階馬爾可夫過程，但各陀螺之間的參數(shù)有較大差別。它們的漂移在進(jìn)行趨勢項提取之前存在較強(qiáng)的相關(guān)性，這主要是相同的環(huán)境條件變化引起的。在提取趨勢項后漂移信號之間相關(guān)性較弱，說明它們的隨機(jī)漂移部分是相互獨(dú)立的。 3.信息分類技術(shù)研究.據(jù)融合之前對信息進(jìn)行分類是致關(guān)重要的，只有來自于同一被測目標(biāo)的信息才能進(jìn)行融合。通常判斷信息

4、是否來自于同一被測目標(biāo)的手段是關(guān)聯(lián)性分析。它包括相關(guān)性分析和一致性分析。本文創(chuàng)建性地將聚類分析理論應(yīng)用于信息的分類，并根據(jù)慣性元件的測試特點(diǎn)確定了結(jié)束聚類的閾值。與關(guān)聯(lián)性分析相比，聚類分析法簡實用準(zhǔn)確率高。 4.多傳感器信息融合中的容錯技術(shù)的研究。提出了多傳感器之間相互支持度的概念。從理論上確定了判定偽信息的閾值，解決了以往靠經(jīng)驗確定閾值的問題。提出了利用相互支持度對偽信息進(jìn)行剔除的新技術(shù)。 5.加權(quán)平均法信息融合技術(shù)研

5、究。利用多元統(tǒng)計理論對權(quán)的最優(yōu)分配原則進(jìn)行了推導(dǎo)，確定了加權(quán)平均法信息融合時權(quán)的最優(yōu)分配原則。研究表明：（1)采用最優(yōu)權(quán)重分配原則后，參與數(shù)據(jù)融合的任何一個傳感器，不管其精度多差，都有助于提高目標(biāo)函數(shù)的精度。（2)采用最優(yōu)權(quán)重分配原則后，目標(biāo)函數(shù)的精度一定高于任何一個單個傳感器的精度。這是最優(yōu)權(quán)重分配法數(shù)據(jù)融合技術(shù)最鮮明的兩個優(yōu)點(diǎn)，而簡單平均法就沒有這種特點(diǎn)。當(dāng)各傳感器精度相差較大時，采用簡單平均法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，融合結(jié)果的精度很有可能受