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基于强跟踪CKF的捷联惯导系统在线标定技术研究
| 论文题名： | 基于强跟踪CKF的捷联惯导系统在线标定技术研究 |
| 关键词： | 舰船;捷联惯性导航系统;在线标定;强跟踪CKF滤波算法 |
| 摘要： | 随着科学技术的不断发展，人类对海洋的探索也不断的完善，对海上导航系统的要求也日益的严格。本文基于捷联惯性导航系统，在理论分析的基础上，进行计算机仿真，采用理论与仿真验证相结合的研究方法，进行了在线标定研究，舰用光纤陀螺捷联惯导在舰船巡航时进行在线标定时受大风、海流等诸多干扰因素的影响，会造成系统模型的不确定，带来不可预测的噪声等，为了解决这些问题，本文将仔细研究CKF滤波及强跟踪滤波算法的原理，在CKF滤波算法和强跟踪滤波算法的基础上，设计一种能够克服系统模型不确定、噪声不可预测等缺点的能在系统达到稳定状态时还能够跟踪突变状态的强跟踪CKF滤波算法。并将强跟踪容积卡尔曼滤波技术用于非线性捷联惯导系统在线标定中。论文具体的工作包括: 论文首先，介绍了课题的研究背景和课题研究所具有的深远意义。并对捷联惯导系统在线标定技术的发展和非线性滤波国内外研究现状做了简要介绍。接下来从惯性导航系统的误差模型入手，对其进行了严谨的分析。在分析的基础上，首先建立了捷联惯导系统线性误差方程，接下来在前面的研究的基础上，在动态条件下捷联惯导系统非线性误差方程。 其次，详细介绍了容积卡尔曼滤波技术，在分析spherical-radial cubature准则的基础上，推导了CKF滤波算法，接下来基于CKF和强跟踪滤波算法推导出强跟踪CKF算法，并通过一系列的非线性模型仿真并对比了CKF和强跟踪CKF滤波结果，仿真结果表明，在相同的仿真条件和初始状态下，强跟踪CKF是一种比CKF滤波精度更高、更优的非线性滤波技术，说明了强跟踪CKF的优越性。接下来建立了大方位失准角的非线性捷联惯导系统滤波模型。采用全局可观测性分析方法分析惯性器件参数误差的可观测性，进而选择最优激励方式设计舰船的标定路径。 论文的最后，从理论分析研究入手，在建立惯性器件的输出误差模型和基于旋转方案的光纤陀螺捷联惯导系统的误差方程和可观测性分析的基础上，选择合理的状态变量和量测变量;在以上研究的基础上进行仿真分析，在不同的大失准角的条件下，分别使用EKF、CKF和强跟踪CKF滤波方法进行参数估计，比较三种滤波方法的滤波效果。实验结果验证了强跟踪CKF滤波算法的优越性，同时也验证所设计在线标定方案和滤波算法准确性。 |
| 作者： | 王琬璐 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 葛远声;王鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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