最優(yōu)估計(jì)理論與方法在SINS-GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著艦船電子技術(shù)和航空航天飛行器的快速發(fā)展，對(duì)導(dǎo)航精度的要求越來越高，單一的導(dǎo)航系統(tǒng)已不能滿足發(fā)展的需要。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及性能的互補(bǔ)性，促使二者走向組合；而計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，有條件提供運(yùn)算速度高、存貯量大的艦載計(jì)算機(jī)，為組合系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了一個(gè)很好的技術(shù)條件；現(xiàn)代控制理論的成就，特別是最優(yōu)估計(jì)理論與方法的發(fā)展，為組合系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。本論文的研究意義在于為先進(jìn)的SINS／GPS

2、組合導(dǎo)航系統(tǒng)探索新的數(shù)據(jù)處理理論和方法。 1.基于四元數(shù)計(jì)算量最小的優(yōu)越性，首先給出了基于四元數(shù)的姿念算法，并進(jìn)行了靜基座和動(dòng)基座的仿真研究，然后提出了一種新的等效轉(zhuǎn)動(dòng)矢量算法，仿真結(jié)果表明了這種算法具有較高的定位精度。 2.研究了SINS的基本誤差方程，完整地推導(dǎo)了平動(dòng)誤差方程的速度誤差表示形式和姿態(tài)誤差方程，并由此給出ψ角誤差模型。利用PWCS可觀測(cè)性方法，全面定性地分析了SINS的可觀測(cè)性，并進(jìn)一步采用奇異值

3、分解分析方法定量地分析了STNS的可觀測(cè)度，研究了SINS中的KaLman濾波器的設(shè)計(jì)以及注意問題。 3.分析了GPS的時(shí)域和頻域特性。在綜述了各種機(jī)動(dòng)目標(biāo)模型的基礎(chǔ)上，給出了一種新的定位濾波算法，并進(jìn)行了仿真研究。 4.討論了SINS和GPS的組合模式，給出了SINS／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的時(shí)序同步技術(shù)，研究了SINS／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的自適應(yīng)濾波算法，并提出一種改進(jìn)的自適應(yīng)濾波算法。 5.研究了SINS／GP

4、S組合導(dǎo)航系統(tǒng)的在線校正方法，并對(duì)系統(tǒng)的觀測(cè)向量的變化、開閉環(huán)校正以及三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了仿真分析。 6.綜述了一般控制系統(tǒng)的故障檢測(cè)與判斷方法，給出了SINS／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷方法。首次將強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波器用于SINS／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷中，并提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)的帶多重次優(yōu)漸消因子的卡爾曼濾波器。 7.討論了SINS／GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式、通信控制板的結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)，給出