收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

飞行器惯性/地磁/天文组合导航系统研究

刘睿  
【摘要】:组合导航系统整合了不同的导航方式,实现优势互补,提高导航系统的精度和可靠性,已成为现代飞行器自主导航的重要手段,在军事和民用领域广泛应用。 本文分析了惯性导航、地磁导航、天文导航的各自特点,对惯性/地磁/天文组合导航系统在飞行器自主导航领域中应用的理论和技术问题进行了深入研究。研究工作主要集中在以下几个方面: 1)采用克里金插值方法构建出基准地磁图,该方法构建的地磁图具有较高的精度,可以准确反映构建区域内的地磁场信息,为进一步研究地磁导航技术提供了基础。通过分析相关算法在地磁场平缓区域应用时误匹配率高、实时性差等弊病的成因,提出了一种基于灰色关联的概率关联算法并分析了地磁基准图噪声和磁传感器测量噪声对定位误差的影响。该方法在地磁异常场微弱区域仍然具有良好的匹配定位性能,且不需要随时间累积或路径累积来进行匹配,提高了匹配的实时性,具有工程应用价值。 2)针对地磁导航的特点,研究了在地磁异常场变化较剧烈区域基于EKF的惯性/地磁组合导航算法。分析了在地磁异常场被大大削弱地区采用拟合方法进行地磁导航时引起滤波发散的原因,提出了一种模糊自适应强跟踪卡尔曼滤波器,通过实时跟踪磁场量测噪声的变化,保证系统滤波精度,提高系统的稳定性。 3)针对惯性导航系统的误差随时间累积的问题,提出了一种惯性/天文自主组合导航方法,该方法以天文高度角与方位角为观测量,利用惯性导航设备为天文导航提供水平基准,保证了算法的实时性,有效提高了导航系统的定位精度。针对工程应用中量测噪声统计特性可能改变的问题,提出了一种基于自适应交互多模型滤波算法。该算法无需预先确定模型集,当组合导航系统量测噪声统计特性变化时,能够以较少的模型数目实现对实际模态的覆盖,从而实现了对量测噪声统计特性变化的自适应调整。该算法较好地覆盖了实际模态变化情况,在观测值发生异常时,导航参数误差没有大的跳变,可以得到较高的滤波精度,并具有良好的稳定性,提高了整个导航系统的精度和可靠性。 4)分析了全飞行时段惯性/天文/地磁组合导航算法的工作流程,并进行了仿真研究。针对惯性/天文/地磁组合导航系统因惯性/天文或惯性/地磁子系统发生故障导致整个系统被错误信息干扰的问题,采用一种容错滤波算法来提高导航系统的稳定性。针对惯导系统失效问题,提出了一种基于地磁/天文信息的飞行器自主导航方法。该方法利用地磁场的矢量特性,将星光与地磁矢量的夹角作为观测量,利用UKF滤波方法估计飞行器的导航参数。数值及半物理仿真研究表明:该方法是可行的,可用于平原,海洋等无明显地标特征的区域,也可以作为备份导航系统。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:V249.328

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋窍;MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统关键技术研究[D];中北大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王广君,房建成;基于Hausdorff距离的星图识别方法[J];北京航空航天大学学报;2005年05期
2 王广君,房建成;一种星图识别的星体图像高精度内插算法[J];北京航空航天大学学报;2005年05期
3 全伟;王广君;房建成;;一种基于Hausdorff距离的改进星图识别方法[J];北京航空航天大学学报;2006年01期
4 涂有瑞;飞速发展的磁传感器[J];传感器技术;1999年04期
5 王向磊;孙付平;陈坡;;地磁匹配导航算法研究[J];测绘工程;2009年03期
6 徐文耀;白春华;康国发;;地壳磁异常的全球模型[J];地球物理学进展;2008年03期
7 梁锦文;位场向下延拓的正则化方法[J];地球物理学报;1989年05期
8 安振昌,徐元芳,王月华;1950—1980年中国地区主磁场模型的建立及分析[J];地球物理学报;1991年05期
9 安振昌;2000年中国地磁场及其长期变化冠谐分析[J];地球物理学报;2003年01期
10 王亶文;国际地磁参考场在中国大陆地区的误差分析[J];地球物理学报;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 钱华明;故障诊断与容错技术及其在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 张艳;基于星间观测的星座自主导航方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 王鹏;基于星载敏感器的卫星自主导航及姿态确定方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李端勇;基于信息融合的组合导航系统研究[D];西北工业大学;2005年
2 高军科;基于巨磁阻抗效应的地磁导航研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 刘真;基于天文导航的无人机定位方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 李刚;非晶丝地磁传感器研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马玉萍;汪家权;张玲;邵超;姚晓艳;;巢湖北岸浅层地下水水化学成分与分布规律[J];安徽地质;2011年03期
2 王言振;蒋方媛;黄玲玲;杨秀丽;丁建;;深圳市宝安区浅层地下水时空变异分布[J];安徽农业科学;2008年10期
3 张柱岐;;冬枣绿盲蝽种群数量时间格局的地统计学分析[J];安徽农业科学;2009年25期
4 朱亮;吴炳方;周月敏;马新辉;杨雷东;;基于WebGIS的三峡生态与环境空间信息查询分析系统的设计与实现[J];安徽农业科学;2009年35期
5 王娟;;基于GIS的滩涂围垦管理信息系统——以江苏沿海为例[J];安徽农业科学;2010年03期
6 刘文全;于洪军;徐兴永;赵娜;;基于地统计学的莱州湾南岸土壤盐分离子的空间变异性研究[J];安徽农业科学;2012年08期
7 邵寒梅;官建国;王一龙;章桥新;;电磁波屏蔽复合材料的研究进展[J];安全与电磁兼容;2008年01期
8 宋祥斌,姜伟;GIS在城市地下空间中的应用及展望[J];地下空间;2004年03期
9 杨云涛;石志勇;吕建刚;关贞珍;;A Magnetic Disturbance Compensation Method Based on Magnetic Dipole Magnetic Field Distributing Theory[J];Journal of China Ordnance;2009年03期
10 金毅;潘懋;姚凌青;马翀;;一种稳健变差函数计算方法[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐文耀;区加明;杜爱民;;地磁场全球建模和局域建模[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 郭志华;张宝林;祁民;贾文臣;沈晓丽;黄雪飞;;地面高精度磁测在蒙古13451矿区地质填图中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
3 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 陈莹;吴定会;;多传感车道检测及目标跟踪的新型融合方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 杨晓霞;黄一;;外场标定条件下捷联惯导系统误差状态可观测性分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 黄慧敏;文成林;徐晓滨;;机载ISAR距离跟踪建模及其非线性滤波研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 王鹏;张迎春;;基于星敏感器/红外地平仪的自主导航方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 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
9 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
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李莎莎;反辐射导弹仿真系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 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
4 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
5 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
6 刘志平;无陀螺捷联惯导系统若干关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李登秋;镇域耕地生态因子的协同性分析与管理分区研究[D];山东农业大学;2010年
2 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
3 王昱丹;空间稳定型惯导系统分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 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
5 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
6 曹国峰;基于PC/104总线的GFSINS导航计算机系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 徐锋;水下地磁辅助导航研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 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
9 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李倩;战兴群;王立端;翟传润;;GPS/INS组合导航系统时间同步系统设计[J];传感技术学报;2009年12期
2 蒋窍;李杰;刘俊;杜英;;基于单片机的GPS/MEMS陀螺仪航向角实时测量系统[J];传感技术学报;2011年06期
3 李爱武,陈光大,刘湘明;Flash存储器在TMS320C3x系统中的应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2003年06期
4 吴周洁;鲍其莲;;电子罗盘在捷联惯导初始对准中的应用[J];电子测量技术;2009年01期
5 李书华;邵勇;;HMR3000电子罗盘在车载设备上的使用[J];光电技术应用;2010年03期
6 马超杰 ,林志丹;现代军用导航技术[J];航空科学技术;2005年04期
7 刘明雍;周志远;赵涛;;联邦滤波器的SINS/GNS/DVS水下组合导航[J];火力与指挥控制;2009年12期
8 葛伟;冯桂兰;黄光伟;田维坚;;HMR3000数字罗盘在船舶导航中的应用[J];科学技术与工程;2006年16期
9 周文,和敬涵,毛志芳;TMS320VC33系统的硬件设计[J];微计算机信息;2005年13期
10 马云峰;;基于DSP的MSINS/GPS组合导航计算机设计[J];微计算机信息;2007年17期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 叶萍;MEMS IMU/GNSS超紧组合导航技术研究[D];上海交通大学;2011年
2 徐田来;车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 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
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 管斌;MIMU/GPS/磁强计组合导航技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 陈海明;容错多传感器组合导航系统算法研究及仿真实现[D];南京航空航天大学;2011年
3 李洪波;SINS/GPS/GM组合导航系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 林琳;SINS/GPS组合导航方法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 吴周洁;组合式车载导航系统研究[D];上海交通大学;2009年
6 夏全喜;SINS/GPS/EC组合导航系统设计与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李鹏程;组合导航及其滤波算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 孔祥雷;MEMS-IMU/GPS组合导航系统关键技术研究[D];中北大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李炳乾,朱长纯,刘君华;集成智能传感器的新进展[J];半导体杂志;1999年02期
2 庞发亮;石志勇;张丽花;曹征;;基于磁通门技术的车辆导航系统[J];兵工自动化;2006年02期
3 肖亮,吴慧中,刘扬,汤淑春;数字景像匹配图模拟生成的建模与仿真[J];兵工学报;2005年01期
4 窦丽华;刘航;陈杰;辛斌;;无源定位系统的多目标数据关联算法[J];兵工学报;2008年02期
5 张汉国,张洪钺;INS/GPS组合导航系统的容错研究[J];北京航空航天大学学报;1991年02期
6 尚利宏,阮俊波,张锐,金惠华;机载UMS分布式容错计算机系统设计[J];北京航空航天大学学报;2001年04期
7 翁海娜,房建成,杨功流,张振鹏;基于调频高斯小波变换的导航传感器故障诊断[J];北京航空航天大学学报;2002年04期
8 魏新国,张广军,江洁;星敏感器中星图图像的星体细分定位方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年09期
9 王广君,房建成;基于Hausdorff距离的星图识别方法[J];北京航空航天大学学报;2005年05期
10 刘军;韩潮;;基于UKF的雷达高度计自主定轨[J];北京航空航天大学学报;2006年08期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 王星;杨元政;龙红军;谢致薇;;钴基软磁非晶合金的巨磁阻抗效应研究进展[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
2 张金生;王仕成;;地磁匹配制导在巡航导弹中制导段应用的可行性分析[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
3 崔敏光;;GPS应用于无人机导航的实践[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 文援兰;航天器精密轨道抗差估计理论与应用的研究[D];解放军信息工程大学;2001年
2 刘诗斌;微型智能磁航向系统研究[D];西北工业大学;2001年
3 赵瑞珍;小波理论及其在图像、信号处理中的算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
4 赵黎平;近地卫星自主轨道确定和控制系统研究[D];西北工业大学;2002年
5 郑庆晖;基于GPS的航天器姿态、相对姿态确定研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
6 刘承香;水下潜器的地形匹配辅助定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 常青;巡航导弹制导系统关键技术研究[D];西北工业大学;2003年
8 冯庆堂;地形匹配新方法及其环境适应性研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 张艳;基于星间观测的星座自主导航方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨琳峰;容错加固计算机的设计与实现[D];天津大学;2003年
2 魏东;重力匹配定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 李学聪;基于组合导航系统的故障检测与诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 王晓美;基于非晶丝巨磁阻抗效应的微型磁传感器技术研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
5 欧阳桦;基于CCD星敏感器的星图模拟和导航星提取的方法研究[D];华中科技大学;2005年
6 谢荣荣;基于光电成像的组合导航技术研究[D];西北工业大学;2006年
7 李明;关于非晶软磁材料巨磁阻抗效应的研究[D];吉林大学;2006年
8 傅颖;导航制导中图像匹配算法的研究[D];电子科技大学;2006年
9 张军车;非晶、纳米晶玻璃包裹丝的软磁性能及巨磁阻抗效应研究[D];华东师范大学;2006年
10 胡祥超;基于磁异信号的目标探测技术实验研究[D];国防科学技术大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩连洋;;基于联邦滤波的卫星容错组合导航算法[J];计算机测量与控制;2009年03期
2 蒋金龙;穆荣军;王刚;崔乃刚;;GPS/SINS组合导航系统在运载火箭中的应用[J];中国惯性技术学报;2007年04期
3 汤霞清;郭官周;郭理彬;张环;;基于状态反馈的卡尔曼滤波组合导航算法[J];中国惯性技术学报;2010年02期
4 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
5 刘国良;张迎春;强文义;孙增圻;;组合导航系统故障检测方法的比较研究[J];控制工程;2006年02期
6 高法钦;谈展中;;无源北斗/惯导组合导航算法研究[J];系统工程与电子技术;2006年06期
7 张涛;徐晓苏;;基于C-SVM的组合导航系统故障诊断算法[J];中国惯性技术学报;2011年02期
8 王其;徐晓苏;张涛;李佩娟;;模糊自适应滤波在水下航行器组合导航系统中的应用[J];中国惯性技术学报;2008年03期
9 施航;闫莉萍;刘宝生;朱纪洪;;景象匹配辅助的GPS/SINS组合导航算法[J];清华大学学报(自然科学版);2008年07期
10 施航;闫莉萍;刘宝生;朱纪洪;;景象匹配辅助的GPS/SINS组合导航算法[J];清华大学学报(自然科学版)网络.预览;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王利循;郭杭;;UKF在INS/GPS组合导航系统中的应用分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
2 钟丽娜;李荣冰;王融;刘建业;;基于RAIM算法的惯性/GPS紧组合导航系统故障检测方法研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
3 张亚崇;;容错导航技术及其在INS/GPS/Doppler组合导航系统中的应用研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 林娜;杨超;;基于PBN的IRS/GNSS组合导航系统连续性评估算法[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
5 艾波;刘瑞华;;基于DSP+FPGA的SINS/GPS组合导航系统[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
6 王美玲;曹彦岗;刘伟;;低成本车载GPS/DR组合导航系统的研究[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
7 魏贵玲;李勇建;卜继军;吕志清;黄晶;;低成本车载导航仪(GPS/GIS/DR)的研究[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
8 赵琳;高帅和;丁继成;王小旭;;超紧GPS/SINS组合导航系统研究综述[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 霍庚;;INS/GPS/CNS组合导航系统在航海领域的仿真研究[A];2008年船舶通信导航学术年会论文集[C];2008年
10 顾明武;陈熙源;;RBFNN辅助卡尔曼滤波器在GPS/SINS组合导航中的应用[A];2008年船舶通信导航学术年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨波;信息融合推进导航应用[N];中国计算机报;2007年
2 晓胡;青春在岗位上闪光[N];中国航天报;2000年
3 ;我校2007年引进教授、研究员简介(之一)[N];新清华;2007年
4 通讯员 王红霞;中航工业宝成迎来55周年华诞[N];中国航空报;2010年
5 本报记者 侯利红;中兵光电上半年净利增59%[N];上海证券报;2009年
6 本报记者 于南;北斗星通:上市确立了高端专业市场中的领先地位[N];证券日报;2010年
7 计红胜 杨得志;中国新锐战机亮相新加坡航展[N];中国航空报;2004年
8 本报记者 庞文渊;宝鸡航空装备产业园项目启动[N];宝鸡日报;2009年
9 张鹏 张辛农 王丽梅;宝成“两园”项目完成规划初审和设计招标[N];中国航空报;2010年
10 本报记者 杨楠;宝鸡航空装备产业规划通过评审[N];宝鸡日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘睿;飞行器惯性/地磁/天文组合导航系统研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 屈蔷;机载捷联惯性/天文组合导航系统关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 汪秋婷;自适应抗差UKF在卫星组合导航中的理论与应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 钱伟行;捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 张景伟;INS/GPS/SAR组合导航系统关键问题研究[D];西北工业大学;2003年
7 刘广军;组合导航系统的数据处理与仿真[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
8 曲铁军;高精度车载惯性导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2005年
9 李瑜;助推—滑翔导弹弹道优化与制导方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 肖乾;多传感器组合导航系统信息融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李兵;复杂环境下的车辆组合导航系统研究[D];上海交通大学;2012年
2 杨晓亚;GPS/INS/TAN组合导航系统应用研究[D];西北工业大学;2006年
3 潘永生;信息融合技术在组合导航中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
4 张学敏;组合导航系统多级式融合算法研究[D];吉林大学;2005年
5 卫育新;GPS/INS组合导航定位定向系统研究[D];西北工业大学;2004年
6 彭霞;信息融合在GPS/INS组合导航中的应用[D];青岛科技大学;2005年
7 张楠;高空长航时无人机组合导航系统研究[D];西北工业大学;2006年
8 赵俊梅;GPS/SINS组合导航系统滤波算法研究[D];中北大学;2006年
9 尹增亮;组合导航系统在管道地理位置测量中的应用[D];沈阳工业大学;2006年
10 阎喆;GPS/SINS组合导航系统的研究及仿真[D];电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026