非線性導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理理論及其應(yīng)用.pdf

1、近年來，衛(wèi)星導(dǎo)航、水下導(dǎo)航和室內(nèi)導(dǎo)航等領(lǐng)域發(fā)展迅速，在這些領(lǐng)域的研究中常常會碰到各種非線性問題。如果按照傳統(tǒng)的方法，將模型線性化以后，使用平差和濾波的方法來處理這些問題，往往會帶來嚴(yán)重的高截?cái)嗾`差，因此需要考慮應(yīng)用基于非線性數(shù)值計(jì)算理論的平差和濾波方法。
　　本論文詳細(xì)考察了帶基線約束的雙站定位問題和同時(shí)定位與建圖（simultaneous localization and mapping，簡稱SLAM）問題的國內(nèi)外研究文獻(xiàn)，總結(jié)

2、了文獻(xiàn)中的線性和非線性的研究方法和結(jié)論。論文綜述了國內(nèi)外的研究文獻(xiàn)對于靜態(tài)的非線性問題和動態(tài)非線性問題的非線性數(shù)值計(jì)算理論，對于涉及到的各種經(jīng)典非線性算法進(jìn)行了重新的推導(dǎo)。另外，文章獨(dú)立提出了一種帶有阻尼修正的牛頓迭代法和一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的非線性濾波器算法。
　　本論文的研究數(shù)據(jù)主要包括兩個部分。第一部分來源于山東大學(xué)（威海）CORS站一整天的偽距觀測數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)主要用于帶有短基線約束的雙站定位問題的研究和算法測試。第二部

3、分的數(shù)據(jù)主要來源于MATLAB軟件的仿真模擬數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)主要用于SLAM狀態(tài)濾波問題的實(shí)驗(yàn)研究和算法比較。
　　由于GNSS觀測站的觀測數(shù)據(jù)一般都帶有各種誤差成分，所以文章首先使用ESA提供的GLAB軟件對帶有誤差的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差修正?；讵?dú)立編寫的不同數(shù)值算法的MATLAB程序，文章對一整天的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，分別得到了線性化方法、牛頓法、單純形法和阻尼牛頓法平差結(jié)果的計(jì)算值-參考值殘差曲線，然后計(jì)算了用各種不同算法得

4、到的定位結(jié)果的外符合精度，最后比較了三種非線性迭代算法的優(yōu)劣特性。
　　對于SLAM問題的模擬仿真，人為設(shè)定了一組共35個路標(biāo)點(diǎn)和一條具有17個轉(zhuǎn)折點(diǎn)的運(yùn)動軌跡，設(shè)定了機(jī)器人傳感器的輪寬、測距范圍、運(yùn)動速度等參數(shù)信息以及狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型和觀測模型的誤差模型。獨(dú)立編寫了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾波器的MATLAB程序，并分別利用線性化（卡爾曼濾波）、無跡卡爾曼濾波、粒子濾波和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)濾波器對仿真的觀測結(jié)果進(jìn)行了處理，得到了濾波軌跡，然后將濾波軌跡與模擬