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原文传递基于非线性滤波的重力辅助导航

论文题名：	基于非线性滤波的重力辅助导航
关键词：	水下潜器;隐蔽航行;惯性导航;重力辅助
摘要：	海洋是人类利用的重要资源。由于人类技术和社会的前进，人们对海洋的利用日益广泛。除了探索利用海洋资源外，在军事上对海洋也有着重要的利用，人类利用海洋必然会使用海洋探索工具，因此水下潜器也应运而生，加上计算机领域飞速前进及导航的各种突破，对水下潜器的导航精度要求有了进一步的提高。在水下航行，特别是军事方面，为了不让敌人发现，隐蔽性是至关重要的特征，面对这个要求，各国在这方面做了很多努力，从天文导航，到声纳导航,但是这些还是无法满足军事上的要求，直到后来的地形辅助导航，地磁辅助导航，重力辅助导航及各种组合导航。在这些导航中，重力辅助导航对水下导航有着重要的意义，能够很好的克服水下隐蔽性不好的这个特点，但目前，重力辅助导航面临着很多问题，例如重力仪的精度问题，重力特征值的数字地图的分辨率问题，但在这些技术领域还需要作很多的实践研究。本文主要针对重力辅助导航中的算法问题进行了研究，同时以重力辅助导航作为基础，对非线性滤波算法做了深入的研究。　　本研究主要内容包括：⑴对惯性导航的主要误差方程进行了推导。包括位置误差方程，速度误差方程，失准角误差方程，同时根据这些误差方程建立了重力辅助导航中的状态模型。⑵对弱非线性系统的扩展卡尔曼滤波方法进行了详细的推导说明。对强非线性系统的无迹卡尔曼滤波的过程进行了详细的说明。同时在这个基础上进行了改进的一种扩展无迹卡尔曼滤波。⑶根据贝叶斯算法，引入了针对强非线性系统的滤波方法，FPKE滤波器方法。⑷对非线性滤波中的粒子滤波作了详细的说明，从传统的粒子滤波，蒙特卡罗积分，重采样等对粒子滤波的优缺点都进行了说明，同时在一般的粒子滤波方法中引进了三种改进的粒子滤波算法。其中两种主要是根据推荐密度进行改进，将EKF和UKF引入到粒子采样中，另外一种是在UKF的基础上，提出GMUPF粒子滤波算法。⑸根据经典的地形辅助方法，由于地形辅助方法与重力辅助方法具有很大的相似性，将经典的TERCOM方法与EKF方法结合起来，同时并行进行运算，设定合适的权限，在每一个时刻使用恰当的辅助方法。另外的方法就是将ICCP方法与滤波方法结合，由于ICCP方法需要提供比较准确的导航参数，经过滤波进行的重力辅助导航满足了这个要求，这两种方法对惯性导航精度的提升都起到了一定的作用。
作者：	吴晓华
专业：	控制科学与工程
导师：	高伟
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