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SINS/GPS组合式捷联光纤陀螺罗经的校准
| 论文题名： | SINS/GPS组合式捷联光纤陀螺罗经的校准 |
| 关键词： | 捷联式光纤陀螺罗经;组合校准;卡尔曼滤波;自适应无迹粒子滤波;误差模型 |
| 摘要： | 捷联式系统是惯性系统发展的总趋势;光纤陀螺作为一种新型的全固态惯性仪表具有诸多优点,代表了惯性器件的一个新的发展方向;舰船罗经系统可为舰船导航提供航向信息,又可以为雷达、声纳及武备控制系统提供水平姿态信息,长期以来始终受到各国海军的普遍高度重视。因此研制高精度捷联式光纤陀螺罗经系统具有十分重要的意义。本文主要研究了捷联式光纤陀螺罗经系统的组合校准和组合校准时的数据融合方法。 本文主要工作如下: 1、对捷联式系统、光纤陀螺、捷联式光纤陀螺罗经的国内外发展状况及组合系统做了全面的总结。通过对捷联式光纤陀螺罗经系统误差的分析,设计了本文所研究的在无阻尼惯导工作状态下的组合校准方案,然后,建立了捷联式光纤陀螺罗经系统的误差模型,给出了GPS的误差分析。最后,选取了位置、速度组合开环校正作为组合校准系统的组合校正方式。 2、分析了卡尔曼滤波在组合校准中的关键作用,给出了传统线性卡尔曼滤波方程。然后重点介绍了组合校准系统的数学模型,即状态方程和量测方程。根据此数学模型设计了应用卡尔曼滤波器的组合校准系统的仿真,验证了所提出的组合校准方案的可行性和有效性。一般情况下系统是非线性的,针对非线性模型,应用传统的线性卡尔曼滤波已不再合适,故采用非线性卡尔曼滤波。因此介绍了几种典型的非线性滤波方法,EKF、UKF和粒子滤波技术,然后对EKF和UKF算法的滤波精度进行了仿真分析,仿真结果表明相同条件下UKF滤波精度要高于EKF滤波。 3、对前述的非线性滤波方法EKF、UKF和粒子滤波进行了总结,然后以UKF算法为基础介绍了无迹粒子滤波算法的滤波步骤。其次介绍了基于信息和基于残差的自适应卡尔曼滤波。然后结合无迹粒子滤波算法对自适应无迹粒子滤波算法进行了研究,并画出了自适应无迹粒子滤波算法的流程图。最后,设计了一系列的仿真,包括UKF和AUKF算法在良性信号和高反射信号环境下系统性能的比较、高反射信号环境下AEKF、AUKF和AUPF算法间系统性能的比较以及不同粒子数条件下AUPF算法估计精度的比较,仿真验证了所研究的自适应无迹粒子滤波(AUPF)算法相较于其他非线性滤波方法的优越性。 |
| 作者： | 李武涛 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 李绪友 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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