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《哈尔滨工业大学》 2007年
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SINS/GPS/GM组合导航系统研究

李洪波  
【摘要】: 随着导航技术的发展,导航系统的性能要求越来越高,各种形式的组合导航系统已经成为当前重要的研究方向,而如何将多种导航设备有机地结合起来,充分有效地利用其提供的冗余信息,获得一种高精度、高容错性的组合导航系统,具有重要的现实意义。本论文以高空无人侦察机适用的导航系统为背景,研究了SINS/GPS/GM组合导航系统。在研究了各子系统导航原理和多传感器信息融合理论的基础上,设计了SINS/GPS/GM组合导航算法。 惯性导航系统、GPS卫星导航系统各有特点。SINS/GPS组合,性能互补,是高自主和高精度的导航方案。SINS/GPS组合导航系统虽然能够给出较高精度的位置和速度信息,但是无法给出高精度姿态信息,所以引入了地磁辅助测姿系统。通过固联到飞行载体上磁强计测得的地磁矢量与国际参考地磁场模型中对应点地磁矢量的转换关系,建立了姿态误差角的量测方程。利用姿态误差角构成的微小四元数,建立了姿态四元数的更新方程,为姿态矩阵的更新提供了一种更简洁的方法。 作为分散化滤波的特例,联邦卡尔曼滤波算法是组合导航系统中多传感器信息融合的关键技术,因此,本文在讨论了联邦卡尔曼滤波器的结构特点的基础上,设计了由位置、速度、姿态子滤波器构成的无重置联邦卡尔曼滤波器,并进行了仿真。为了提高联邦卡尔曼滤波器主滤波器对于局部滤波器性能变化的应变能力,研究了一种基于状态估计协方差矩阵特征值分解的自适应信息融合的联邦卡尔曼滤波算法,并在此基础上提出了基于各局部滤波器估计状态细分的改进自适应信息融合方法。仿真结果表明,改进的自适应信息融合算法进一步提高了组合导航系统的精度。 为了提高SINS/GPS/GM组合导航系统的容错性,对于组合导航系统容错性设计理论进行了研究,重点研究了局部滤波器量测数据有效性的χ2检验法。基于残差χ2检验法设计了SINS/GPS/GM组合导航系统局部滤波器故障检测隔离与重构的算法。仿真结果显示,该算法提高了组合导航系统的容错性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TN967.2

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【引证文献】
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【参考文献】
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8 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
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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
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7 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
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【同被引文献】
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6 张桀;地磁加速漂移 地球人“找不着北”?[N];大众科技报;2004年
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8 谷加坚;你知道“磁饥饿”症吗?[N];大众卫生报;2004年
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10 冯铁飞;“天地磁”广告违规说疗效[N];中国消费者报;2008年
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1 卢鸿谦;SINS/GPS组合导航性能增强技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 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
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4 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
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7 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
8 易大江;组合导航中的鲁棒滤波研究[D];国防科学技术大学;2008年
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10 许昕;基于滤波技术和粒子群优化的齿轮箱故障诊断研究[D];中北大学;2011年
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1 李洪波;SINS/GPS/GM组合导航系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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3 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
4 陈计辉;高空长航无人机多源信息高精度容错自主导航研究[D];南京航空航天大学;2012年
5 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
6 姚文国;组合导航系统及其滤波算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
7 李晶;基于联邦卡尔曼滤波和机器学习的组合导航系统[D];昆明理工大学;2012年
8 李大威;卡尔曼滤波在INS/GPS组合导航中的应用研究[D];中北大学;2006年
9 王春霞;惯性/多卫星组合导航系统信息融合及故障检测算法研究[D];南京航空航天大学;2008年
10 温武;GPS/INS车载组合导航系统中的滤波问题[D];华北工学院;2003年
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