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

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

2、組合導航系統(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，并進行了靜基座和動基座的仿真研究，然后提出了一種新的等效轉動矢量算法，仿真結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，完整地推導了平動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可觀測性方法，全面定性地分析了SINS的可觀測性，并進一步采用奇異值

3、分解分析方法定量地分析了STNS的可觀測度，研究了SINS中的KaLman濾波器的設計以及注意問題。 3.分析了GPS的時域和頻域特性。在綜述了各種機動目標模型的基礎上，給出了一種新的定位濾波算法，并進行了仿真研究。 4.討論了SINS和GPS的組合模式，給出了SINS／GPS組合導航系統(tǒng)的時序同步技術，研究了SINS／GPS組合導航系統(tǒng)的自適應濾波算法，并提出一種改進的自適應濾波算法。 5.研究了SINS／GP

4、S組合導航系統(tǒng)的在線校正方法，并對系統(tǒng)的觀測向量的變化、開閉環(huán)校正以及三種運動狀態(tài)進行了仿真分析。 6.綜述了一般控制系統(tǒng)的故障檢測與判斷方法，給出了SINS／GPS組合導航系統(tǒng)的故障檢測與診斷方法。首次將強跟蹤卡爾曼濾波器用于SINS／GPS組合導航系統(tǒng)的故障檢測與診斷中，并提出了一種自適應調節(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組合導航系統(tǒng)中局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式、通信控制板的結構及其實現(xiàn)，給出