SINS/GPS/GM组合导航系统研究

【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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前5条

1	胡应东;基于通用GIS的SINS/MM/GM组合导航技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
2	曲凯;基于IMU的组合导航系统技术研究[D];西安工业大学;2012年
3	李贵珍;基于对偶四元数的捷联惯导算法研究[D];中北大学;2012年
4	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
5	宋杰;组合导航滤波扩散及检测研究[D];昆明理工大学;2012年

	【参考文献】
	【参考文献】

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前10条

1	周徐昌;沈建森;;惯性导航技术的发展及其应用[J];兵工自动化;2006年09期
2	王艳东,黄继勋,范跃祖;GPS/INS组合导航系统半实物仿真研究[J];北京航空航天大学学报;1999年03期
3	田菁,吴美平,胡小平;三轴磁强计姿态确定[J];国防科技大学学报;2001年05期
4	曲东才;捷联惯导系统发展及其军事应用[J];航空科学技术;2004年06期
5	王宇飞,黄显林,胡恒章;组合导航系统中一种基于特征值分解的自适应信息融合滤波算法[J];航空学报;2000年03期
6	王建琦,曹喜滨;利用地磁场测量的小卫星自主导航设计[J];航天控制;2002年03期
7	彭富清;;地磁模型与地磁导航[J];海洋测绘;2006年02期
8	高德章;国际地磁参考场及其计算[J];海洋石油;1999年03期
9	赵敏华,石萌,曾雨莲,黄永宣,李济生;基于地磁定轨和扩维卡尔曼滤波的导航算法[J];西安交通大学学报;2004年12期
10	周战馨;高亚楠;陈家斌;;基于无轨迹卡尔曼滤波的大失准角INS初始对准[J];系统仿真学报;2006年01期

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前1条

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

	【共引文献】
	【共引文献】

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前10条

1	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
2	蔡伯根;利用GPS和惯性传感器的融合和集成实现车辆定位[J];北方交通大学学报;2000年05期
3	胡勇;;姿态随动稳定跟踪平台的控制算法与仿真[J];兵工自动化;2007年02期
4	敖宏奎;王宏力;侯青剑;孙渊;;弹道导弹轨迹发生器的设计[J];兵工自动化;2007年08期
5	曹立佳;颜诗源;张胜修;;基于Simulink的巡航导弹INS/CPS组合导航仿真[J];兵工自动化;2007年12期
6	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
7	李豫泽;石志勇;杨云涛;;地磁辅助惯性导航匹配算法研究[J];兵工自动化;2008年06期
8	张李方;程锦房;何希盈;;矢量水听器与Kalman滤波在水雷引信中的应用[J];兵工自动化;2008年12期
9	钱辉;丁永忠;;大航程AUV SINS/DVL组合导航定位精度研究[J];兵工自动化;2010年02期
10	黄雪妮;赵忠;杨利兰;;游移方位激光捷联惯导系统传递对准方法[J];兵工自动化;2011年05期

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前10条

1	李春进;李明峰;常小林;;基于卡尔曼滤波的公路施工控制点稳定性分析[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2	王远;李忱;;带有有色观测噪声系统Kalman滤波算法的稳定性研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3	何晓峰;胡小平;吴美平;秦海力;;车载SINS/GPS紧组合导航算法研究与实现[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4	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
5	章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6	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
7	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
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
9	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
10	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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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
4	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
5	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
6	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
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
8	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
9	丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10	朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

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前10条

1	郭凤华;基于卡尔曼滤波的高精度磷酸根离子分析仪的设计[D];郑州大学;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】
	【同被引文献】

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前10条

1	王红旗;王泰华;;基于旋量理论的移动机械手动力学建模[J];兵工学报;2010年06期
2	陈伟海,周杰,于守谦,吴星明;基于螺旋理论模块化机器人运动学分析与仿真[J];北京航空航天大学学报;2005年07期
3	杨胜;房建成;;角速率输入下圆锥补偿算法的一般形式[J];北京航空航天大学学报;2008年08期
4	楚叶峰;;GIS的发展过程和发展趋势综述[J];长春大学学报;2008年12期
5	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
6	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
7	田亚军;周刚;胡军照;孙东雷;杨黔龙;闵涛;韩娟妮;尹立新;;捷联惯导系统姿态算法实现及工程应用[J];四川兵工学报;2011年01期
8	郑友胜;杨剑影;汤蒂莲;周海迎;;远程制导炮弹有控段弹道优化设计[J];弹箭与制导学报;2010年06期
9	陈俊勇;;全球导航卫星系统进展及其对导航定位的改善[J];大地测量与地球动力学;2009年02期
10	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

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前10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	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
3	范胜林;GPS姿态及定向系统的研究与实现[D];南京航空航天大学;2001年
4	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
5	李太玉;微小卫星姿态磁控制及三轴被动稳定研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6	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
7	李东明;捷联式惯导系统初始对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8	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
9	葛哲学;滤波方法及其在非线性系统故障诊断中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
10	冷雪飞;基于图像特征的景象匹配辅助导航系统中的关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年

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前10条

1	杨现辉;基于对偶四元数的点云配准算法研究[D];南京航空航天大学;2010年
2	张洪珠;基于对偶四元数的航天器姿轨一体化动力学建模与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
3	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
4	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
5	李佳宁;组合导航系统中的数据融合技术[D];哈尔滨工程大学;2002年
6	江泽;INS/GPS实时仿真系统研究[D];西北工业大学;2003年
7	杜习奇;GPS与捷联惯导组合导航系统研究[D];南京理工大学;2004年
8	常明飞;GPS/SINS组合导航系统研究[D];重庆大学;2004年
9	刘柱;捷联导航算法的研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2004年
10	周扬;旋转矢量算法在无陀螺捷联惯导系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

	【二级引证文献】
	【二级引证文献】

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前1条

1	刘思;广义GIS导航匹配算法研究及与INS组合导航[D];南京航空航天大学;2012年

	【二级参考文献】
	【二级参考文献】

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前10条

1	庄朝文,富立,范跃祖;一种基于假设检验的多重渐消卡尔曼滤波[J];北京航空航天大学学报;2004年01期
2	王艳东,黄继勋,范跃祖;GPS/INS组合导航系统半实物仿真研究[J];北京航空航天大学学报;1999年03期
3	马昕,于海田,袁信;组合导航系统中的联邦滤波算法研究[J];东南大学学报;1998年05期
4	朱大奇,于盛林;基于D-S证据理论的数据融合算法及其在电路故障诊断中的应用[J];电子学报;2002年02期
5	朱绍箕,李立新,张绍武;从西欧三国考察看惯性技术的发展[J];飞航导弹;1999年01期
6	黄晓瑞,崔平远,崔祜涛;GPS/INS组合导航系统自适应滤波算法与仿真研究[J];飞行力学;2001年02期
7	陈伟利;基于最小二乘B样条逼近的观测数据野值剔除方法[J];飞行器测控学报;2001年04期
8	钱华明,李文杰;船用综合导航系统软件可靠性的设计研究[J];哈尔滨工程大学学报;1999年01期
9	林雪原,刘建业,蒋秀珍;RDSS/Doppler/GPS/SINS组合导航系统研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年01期
10	廖向前,黄顺吉,张晓玲;GPS 双基线载体姿态测量研究[J];航空学报;1998年05期

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前1条

1	刘诗斌;微型智能磁航向系统研究[D];西北工业大学;2001年

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前10条

1	李鹏;陆明泉;冯振明;;干扰条件下自适应滤波定位精度分析[J];系统工程与电子技术;2010年07期
2	李康伟;王宏力;;联邦卡尔曼滤波器在容错性组合导航系统中的应用[J];微计算机信息;2006年13期
3	康国华;刘建业;刘瑞华;赵伟;;自适应闭环H_∞滤波在组合导航系统中的实现研究[J];控制理论与应用;2008年03期
4	张共愿;程咏梅;杨峰;潘泉;谷丛;;多系统组合导航仿真器设计[J];系统仿真学报;2010年10期
5	陈帅;薛晓中;管雪元;孙瑞胜;;惯性/北斗双星组合导航系统研究[J];微计算机信息;2009年04期
6	王博;李一兵;吴必富;;SINS/GPS/TACAN组合导航的联邦卡尔曼滤波方法[J];电讯技术;2008年03期
7	张怡;周桃云;杨晓亚;;一种基于信息融合的滤波算法研究[J];电子测量技术;2007年02期
8	黄晓瑞,崔平远,崔祜涛;GPS/INS组合导航系统自适应滤波算法与仿真研究[J];飞行力学;2001年02期
9	华冰,刘建业,熊智;联邦自适应滤波在SINS/北斗/星敏感器组合导航系统中的应用[J];东南大学学报(自然科学版);2004年S1期
10	史利剑;王永生;訾方;;无重置联邦滤波及在组合导航中的应用[J];弹箭与制导学报;2005年S9期

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前10条

1	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
2	梁勇;李瑞涛;张友安;陈立奎;;一种新的组合导航系统自适应信息融合方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3	骞博;鲍其莲;;神经网络Kalman自适应滤波及其在组合导航中的应用[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
4	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
5	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
6	田世君;皮亦鸣;周钰;;基于粒子滤波的GPS/气压高度表数据融合算法研究[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
7	王鹏;张迎春;;基于SINS/星敏感器的组合导航模式[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
8	王鹏;张迎春;;基于SINS／星敏感器的组合导航模式[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集（二）[C];2005年
9	宋振华;战兴群;张炎华;;基于联邦卡尔曼滤波器的水下机器人自主导航[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
10	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

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前10条

1	上海周应;容错性真的很重要[N];电脑报;2003年
2	裴维玲;把FTP站点变成本地磁盘[N];电脑报;2004年
3	Hellen;本地磁盘也玩儿自动播放[N];中国电脑教育报;2004年
4	张国兴王俊斌;我省首个地磁信息技术实验室落成[N];山西日报;2002年
5	赵亚辉;我国首次在西沙进行地磁勘测[N];中国矿业报;2004年
6	张桀;地磁加速漂移地球人“找不着北”？[N];大众科技报;2004年
7	赵亚辉;我国地磁研究取得重要进展[N];人民日报;2004年
8	谷加坚;你知道“磁饥饿”症吗？[N];大众卫生报;2004年
9	杨波;信息融合推进导航应用[N];中国计算机报;2007年
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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前10条

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
3	檀甲甲;模型化自适应滤波及其应用研究[D];复旦大学;2011年
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
5	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
6	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
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
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	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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前10条

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
2	李明明;偏振光/地磁/GPS/SINS组合导航算法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
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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