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《长春工业大学》 2010年
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GPS/SINS组合导航系统仿真研究

刘培伟  
【摘要】:本文以短程导弹为目标,对捷联惯导系统(SINS)与全球定位系统(GPS)的组合导航系统进行了研究。该系统是综合了SINS自主性和GPS高精度优点的现代导航系统,具有导航精度高、可靠性高、小型化等优点,是现代导航系统的发展方向之一。 首先分析了捷联惯导系统的原理,讨论了捷联惯导系统的力学编排和误差分析;接着分析了GPS的定位原理和误差来源,为建立轨迹发生器和陀螺仪以及加速度计仿真模型、搭建捷联惯导和GPS仿真平台奠定了理论基础。 其次,根据组合导航系统需要,选择具体的DSP芯片,构建了组合导航硬件系统,并对其中的模数转换、FPGA、电源系统等设计作了详细的介绍。根据前面的捷联算法程序设计,提出一个可行的软件设计方案。 再次,对常规卡尔曼滤波理论作了系统地阐述,推导了离散系统的状态方程和测量方程。研究得出在系统噪声、观测噪声的统计特性不能确定时,常规卡尔曼滤波会造成滤波发散。 最后,针对常规Kalman滤波的发散现象,研究了改进的自适应Sage-Husa滤波,利用观测数据进行滤波递推的同时,通过时变噪声统计估值器,实时估计和修正系统噪声和观测噪声的统计特性,从而降低模型误差,抑制滤波发散、提高滤波精度,并对该滤波算法进行了仿真。通过仿真,验证了改进的自适应滤波的有效性,能适当降低卡尔曼滤波器的发散程度,提高了系统的导航精度和可靠性。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V249.328

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘长龙;基于STM32的高速列车组合导航系统的研究[D];西南交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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3 范科;赵伟;刘建业;;自适应滤波算法在SINS/GPS组合导航系统中的应用研究[J];航空电子技术;2008年03期
4 李靖宇;姜斌;刘剑慰;;SINS/GLONASS/GPS组合导航系统的故障检测研究[J];控制工程;2008年S2期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 丁涛;赵忠;;捷联惯导系统的误差角关系与推导[J];兵工自动化;2007年12期
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8 李遗;李召;刘军晨;;近程导弹瞄准线转动角速度预测模型及误差分析[J];兵工学报;2009年11期
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10 刘明雍;胡俊伟;李闻白;;一种基于改进无迹卡尔曼滤波的自主水下航行器组合导航方法研究[J];兵工学报;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程建华;邹继斌;陈世同;刘星伯;;水下无人运载器捷联式惯导系统初始对准关键系统技术研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 严恭敏;严卫生;徐德民;;逆向导航算法及其在捷联罗经动基座初始对准中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 张泽;段广仁;;超定条件下基于星敏感器的姿态确定[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 尚松田;邓志红;付梦印;王瑞涛;莫凡;;单轴旋转调制对光纤陀螺惯导系统精度的影响分析[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 肖洪兵;郭泽荣;;旋转弹载GPS自动跟踪系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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7 辛哲奎;方勇纯;张玉东;申辉;张葛;;基于视觉的小型无人机地面目标状态估计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 贾建芳;;低成本MIMU/GPS组合导航系统的序贯滤波技术[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 郝士林;郝小宁;;坐标转换误差对武器系统目标指示精度影响的分析[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
10 刘刚;郭美凤;崔晓伟;张嵘;;GNSS/INS深组合系统实现架构与仿真[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S09组合导航与导航新方法[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘凤鸣;重力梯度辅助导航定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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10 吴富梅;GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔运涛;基于ARM+DSP的捷联航姿系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王昱丹;空间稳定型惯导系统分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 郭静;光纤陀螺捷联系统运动基座对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张斌;基于MIMU的捷联惯性导航系统数据采集与处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 苑海静;船用MEMS航姿测量系统算法研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 马汉增;微惯性组合惯导系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 吴岩;微惯性组合惯导系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杨艳娟;捷联惯性导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 李涛;非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 尚捷;MIMU及其与GPS组合系统设计与实验研究[D];清华大学;2005年
4 马云峰;MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究[D];东南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵林;捷联惯导及其组合导航研究[D];南京理工大学;2002年
2 易维勇;惯性导航及组合导航研究及仿真[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
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6 张浩;SINS/GPS组合导航系统滤波算法研究及工程实现[D];南京理工大学;2004年
7 陈勤;智能容错组合导航系统的设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
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9 郭真;AUV高精度组合导航技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 熊芝兰;INS/GPS组合滤波方法研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
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1 李鹏;郑志强;;SINS/GPS组合导航系统仿真实验[J];声学与电子工程;2007年02期
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7 马媛;杨树兴;张成;;SINS/GPS组合导航系统仿真研究[J];弹箭与制导学报;2009年06期
8 陈则王,袁信;联合卡尔曼滤波在车辆组合导航系统中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2005年10期
9 黄凤钊,彭允祥;GPS/SINS伪距(伪距变化率)组合导航系统实验研究[J];中国惯性技术学报;1998年02期
10 蔡体菁;刘莹;宋军;刘勇;祝燕华;;嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统[J];仪器仪表学报;2010年12期
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1 肖洪兵;郭泽荣;;旋转弹载GPS自动跟踪系统设计[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 许东阳;寇艳红;;GPS L5信号双分量联合跟踪[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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4 刘伟洲;伍吉仓;;GPS/北斗组合导航系统卫星可见性和DOP值分析[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S06北斗/GNSS测试评估技术[C];2012年
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7 余涛;王云冈;毛田;曾中超;王劲松;;利用单站电离层测高仪与GPS数据的同化反演试验[A];第28届中国气象学会年会——S15电离层与电波相互作用、空间天气事件数值模拟[C];2011年
8 余涛;毛田;王云冈;曾中超;;利用同化方法进行GPS数据三维电离层反演[A];第十四届全国日地空间物理学术研讨会论文集[C];2011年
9 邓志国;Michael Bender;Galina Dick1;葛茂荣;Jens Wickert;;GPS单频机在水汽层析中的应用[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 李祖洪;郑晋军;张立新;;GPS有效载荷发展对北斗系统的启示[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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4 记者 梁晶晶;贵阳市公安局GPS定位锁定事发现场[N];法制生活报;2008年
5 代希泽;走出选购GPS导航仪误区[N];当代汽车报;2008年
6 吴江;仅有GPS“定”不了公车滥用的“位”[N];工人日报;2009年
7 记者 张玮炜;全市出租车将免费安上GPS[N];大连日报;2009年
8 记者 杨颖;出租车免费安装GPS安全监控设备[N];鞍山日报 ;2009年
9 王涛;国测一大队出征西部开展GPS联测[N];中国测绘报;2009年
10 本报记者 宋轩;美国GPS:加速迈向第三代[N];解放军报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡锐;惯性辅助GPS深组合导航系统研究与实现[D];南京理工大学;2010年
2 高帅和;分布式GPS/SINS超紧组合架构下的信号处理和信息融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 李平;智能GPS天线系统中的若干关键技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
4 陈伟;基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 唐康华;GPS/MIMU嵌入式组合导航关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
6 田世君;高灵敏度GPS定位及组合导航技术研究[D];电子科技大学;2009年
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9 刘有贵;GPS/GPRS车辆定位网络系统及故障在线检测技术研究[D];长春理工大学;2011年
10 田云锋;GPS位置时间序列中的中长期误差研究[D];中国地震局地质研究所;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘培伟;GPS/SINS组合导航系统仿真研究[D];长春工业大学;2010年
2 黄昆学;GPS激光测距系统的算法研究及实现[D];山东科技大学;2010年
3 耿丽红;基于GPS的车速监测系统校准方法研究[D];天津理工大学;2010年
4 刘皓;GPS测量数据后处理方法研究[D];天津理工大学;2010年
5 李玲;基于GPS的车辆定位监控系统的研究[D];天津大学;2010年
6 郭玲娟;GPS/GPRS技术在武警作战指挥辅助决策系统中的应用研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 蔡文明;基于A-GPS的定位系统设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
8 许志民;基于嵌入式计算机的GPS定位设备设计与研究[D];电子科技大学;2009年
9 茹书山;基于SINS的GPS信号多普勒频移分析及相关技术研究[D];上海交通大学;2011年
10 刘兵;GPS技术在山区石油地震勘探测量中的应用研究[D];昆明理工大学;2008年
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