SINS-GPS組合導航系統(tǒng)新算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、組合導航對各種導航子系統(tǒng)的導航信息進行綜合處理,取長補短、充分發(fā)揮各導航子系統(tǒng)的優(yōu)點,提高了系統(tǒng)整體性能,因而成為導航系統(tǒng)的主要解決方案。但是目前地面組合導航系統(tǒng)普遍存在自主性不足、容錯性不高、過度依賴衛(wèi)星等缺點。另外在實際應用中往往需求導航系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境中對準與導航同步完成,達到快速啟動目的。但由于捷聯(lián)慣導系統(tǒng)初始啟動時存在較大的非線性特性、外界復雜環(huán)境造成的較大干擾、噪聲模型不確定等原因,使用常規(guī)濾波方法如卡爾曼濾波往往無法達到目的

2、。本文針對以上問題,主要做了如下研究工作： 首先,在分析捷聯(lián)慣導(SINS)原理及SINS、GPS、里程儀(OD)誤差模型基礎上,設計了基于聯(lián)邦濾波算法的SINS/GPS/OD組合導航信息融合系統(tǒng)。對捷聯(lián)慣導原理及組合導航系統(tǒng)信息融合方法,編寫了相關計算機仿真程序,并做了大量的仿真實驗。實驗結果表明該組合導航系統(tǒng)集合了三種導航設備的優(yōu)點,具有導航精度高,自主性強和容錯性高的優(yōu)點,當GPS信號長時間丟失條件下,仍能在較長時間內保持

3、較高的定位精度。 然后,分析了適合于非線性非高斯場合的粒子濾波算法原理,在組合導航系統(tǒng)動態(tài)快速啟動應用背景下,結合SINS/GPS組合導航系統(tǒng)非線性濾波模型,提出了兩種改進的粒子濾波方法：1)自調整粒子濾波方法。根據(jù)觀測噪聲的統(tǒng)計大小,自適應調整似然分布的形狀,使之與先驗分布重疊區(qū)域更大。仿真結果表明,該方法能有效解決了高觀測精度情況下粒子濾波易發(fā)散問題,有效提高濾波穩(wěn)定性。2)卡爾曼/粒子組合濾波算法。將SINS動態(tài)誤差模型分

4、為線性和非線性兩部分,分別采用卡爾曼和粒子濾波對線性和非線性狀態(tài)進行估計。仿真結果表明該方法克服了SINS誤差模型維數(shù)較高帶來的維數(shù)災難問題,提高了實時性。改進后的粒子濾波方法能有效提高組合導航系統(tǒng)抗干擾能力、穩(wěn)定性及實時性,達到快速啟動目的。 最后,基于DSP+DUAL-RAM+MCU構架,設計并實現(xiàn)了一套組合導航系統(tǒng)原理樣機,劃分了組合導航系統(tǒng)的各任務模塊及優(yōu)先級,給出了導航計算機詳細的硬件設計方案及系統(tǒng)軟件設計流程。采用云