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《国防科学技术大学》 2003年
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非线性滤波方法在导航系统中的应用研究

李涛  
【摘要】:目前,扩展卡尔曼滤波是研究初始对准和惯性/GPS组合导航问题的一个主要手段。但初始对准和惯性/GPS组合导航问题本质上是非线性的,对模型进行线性化的扩展卡尔曼滤波在一定程度上影响了系统的性能。近年来,直接使用非线性模型的UKF(Unscented Kalman Filtering,UKF)和粒子滤波,正在逐渐成为研究非线性估计问题的热点和有效方法。 本文研究了UKF和粒子滤波两种非线性滤波方法,并将其应用于非线性静基座对准和惯性/GPS组合导航,系统地研究了初始对准和惯性/GPS组合导航中各种非线性项对系统性能的影响。 在非线性滤波方法上,本文主要在以下几个方面做了深入研究: 1) 从多元分布代表点的角度,分析并扩展了UKF方法。 2) 研究了两类混合系统的UKF滤波问题,提出了针对混合系统的简化UKF方法。 3) 将多元分布的代表点理论应用于粒子滤波,设计了使用代表点代替随机粒子的确定性粒子滤波方法,进一步提高了粒子滤波的性能。 同时,利用研究得到的结论,将非线性滤波方法应用于静基座对准和惯性/GPS组合导航问题,并在以下几个方面做了主要工作: 1) 考察了惯性导航系统的非线性误差模型,完善了误差模型间的关系并对其做了统一的描述。 2) 将UKF方法应用于静基座对准,研究了非线性静基座对准问题。仿真及转台试验均表明:非线性静基座对准不仅具有很好的对准精度,而且大大放宽了对方位失准角的约束(10°以内即可)。 3) 将UKF和粒子滤波方法应用于惯性/GPS组合导航,通过仿真、转台试验及车载试验,研究了模型中的非线性项对组合导航性能的影响。结果表明:非线性系统方程可以进一步提高系统对方位角的估计性能:非线性伪距观测方程对组合系统的精度没有明显提高。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:V249

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 练军想,吴文启,李涛,胡小平;UKF滤波技术在AUV组合导航中的应用研究[J];中国惯性技术学报;2005年01期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
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10 申逸;Kalman滤波技术在目标跟踪中的应用研究[D];国防科学技术大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 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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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 张海潮;邱红专;熊凯;;加权Kalman filter:方法[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
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9 裴海龙;张谦;罗沛;;一种小型捷联惯导系统设计[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郗晓宁;月球探测器轨道动力学及其设计[D];中国科学院上海天文台;2000年
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8 赵昀;神经网络在多相流参数检测中的应用[D];浙江大学;2001年
9 张涛;非线性系统控制策略的研究[D];浙江大学;2001年
10 刘沛清;挑射水流对岩石河床的冲刷机理研究[D];清华大学;1994年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李家齐;惯性/天文组合导航系统中信息处理的研究[D];华中科技大学;2005年
2 贾胜文;基于ARM7 CPU和FPGA的低成本小型捷联惯导系统的设计[D];西北工业大学;2006年
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【同被引文献】
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1 徐遵义;晏磊;宁书年;邹华胜;;海洋重力辅助导航的研究现状与发展[J];地球物理学进展;2007年01期
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6 张丽芬,王晓华,胡景松,宋维佳,龙斌;基于网格划分的几种空间索引[J];北京理工大学学报;2004年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨锋;三轴稳定卫星姿态确定及控制系统的研究[D];西北工业大学;2006年
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3 李振龙;Gps/电子地图车辆导航系统研究[D];华北工学院;2001年
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7 高超;车载导航系统的研究及其软件设计[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 刘玉华;汽车导航地图数据库研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
9 王淑萍;扩频技术在靶场多目标遥测中的应用[D];吉林大学;2005年
10 刘广辉;导弹遥测数据处理方法研究[D];国防科学技术大学;2005年
【二级引证文献】
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1 高大远;非线性系统自组织多模型建模与控制方法[D];国防科学技术大学;2006年
2 赵辉;基于水下航行器导航定位及信息融合技术研究[D];南京理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李静;UKF滤波方法在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
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6 周丕森;微小型组合导航系统设计与实验研究[D];上海交通大学;2008年
7 黄铭媛;高超巡航飞行器组合导航系统研究与算法验证[D];上海交通大学;2008年
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9 周媛媛;基于非线性模型的组合导航滤波算法研究[D];上海交通大学;2008年
10 郑黎方;SINS/GPS组合导航系统新算法的研究与实现[D];北京工业大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【相似文献】
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1 傅军;张晓锋;方晓旻;覃方君;许江宁;;水下组合导航UKF/PF自适应滤波算法[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2008年06期
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6 陈洪卿,王宏远,吕彩田,张峰云,李孝辉,袁海波;北斗长河组合导航伪时差测量与ASF修正[J];宇航计测技术;2004年03期
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10 曾连荪;自适应滤波在舰船组合导航系统中的应用研究[J];华东船舶工业学院学报;1995年01期
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6 姚正琪 陆巧琼;提高层次是继续教育发展的关键[N];中国成人教育信息报;2000年
7 胡群芳;科工集团大展一流防务公司形象[N];中国航天报;2004年
8 信息产业部电子科技情报研究所研究部 崔德勋;伊拉克战争中的导航战[N];中国电子报;2003年
9 本报特约记者 王握文;无人机 现代空中侦察和攻击“猎手”[N];中国国防报;2000年
10 路飞;创船海名刊[N];中国新闻出版报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田隽;基于粒子滤波的视频目标跟踪算法的研究[D];中国矿业大学;2010年
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6 周寿军;左心室MRI序列的运动跟踪新方法[D];第一军医大学;2004年
7 徐茂格;混沌通信中的粒子滤波技术研究[D];南京理工大学;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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 王洪;基于粒子滤波的飞行目标视频跟踪系统研究[D];武汉理工大学;2010年
6 钱翔;基于改进粒子滤波器目标跟踪算法研究[D];安徽大学;2010年
7 杜炳硕;基于粒子滤波的汽车防撞雷达研究[D];南京理工大学;2004年
8 杨涛;人脸检测与跟踪[D];西北工业大学;2004年
9 刘涛;基于粒子滤波的目标跟踪算法研究[D];西南大学;2010年
10 胡闽;基于核密度估计与粒子滤波的运动检测与跟踪算法研究[D];苏州大学;2010年
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