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原文传递车载定位定向系统关键技术研究

论文题名：	车载定位定向系统关键技术研究
关键词：	捷联惯性导航系统;位置方位系统;初始对准;车载定位定向系统
摘要：	车载定位定向技术是一种典型的军民两用技术：一类应用于车载武器发射平台，提高武器系统的机动性，保证打击精度；另一类应用于车载移动测量系统，降低测绘成本，提高成图效率。论文结合两类典型应用背景，研究了车载捷联惯导系统初始对准、组合导航和事后平滑处理等关键技术。　　论文主要研究内容包括：　　1.按静基座条件、摇摆基座条件和行驶条件对捷联惯导系统的初始对准算法展开研究。在静基座条件下，分析了三种传统粗对准方法的基本原理、极限精度和局限性。针对摇摆基座环境，提出了惯性系REQUEST对准算法，并采用低通滤波器抑制线振动干扰的影响。通过算法误差推导，得到了陀螺漂移的在线估计方法，同时指出了惯性系对准算法的适用条件。在此基础上，将惯性系REQUEST对准算法推广至车辆行进间对准。在里程仪辅助的行进间对准算法中，对惯性系比力进行二次积分并从中获得位置更新信息，避免了回溯导航，同时保证了姿态和位置对准精度。在GPS辅助行进间对准算法中，通过对惯性系比力的一次积分避免了对GPS速度求导引起的误差放大。车载实验表明，两种行进间对准算法的方位精度可达0.5mil。　　2.在分析解析双位置对准算法、卡尔曼滤波双位置对准算法和传统参数辨识双位置对准算法的基础上，提出了两种新的最优双位置对准算法：改进参数辨识双位置对准算法和惯性系双位置对准算法。通过分析和验证表明，两种新算法与卡尔曼滤波方法具有同等的对准精度，其中惯性系双位置对准方法抗晃动能力强，收敛速度快，无需初值设置，且不需要粗对准时间。　　3.设计了自主式车载导航方案，并重点研究了两种自主导航算法：SINS/OD组合导航算法和零速校正算法。在分析标度因数误差、安装角度误差、安装杆臂误差的基础上，建立了完整的里程仪误差模型，设计了位置增量量测的SINS/OD组合导航算法，并进行了可观测性分析。在2次400km的长途车载实验中，SINS/OD组合导航可以达到0.03％DT（CEP）的水平定位精度。针对捷联惯导系统动态误差源众多、常规零速校正方法精度不高的特点，完善了车辆运动学约束算法的误差模型，并将其与常规停车零速校正方法相结合，按照序贯滤波的方式设计了运动学约束辅助的零速校正算法。采用改进算法在单向路径和环形路径分别进行了车载导航实验，间隔10 min停车零速校正的位置精度均优于10 m。　　4.系统研究了车载测绘POS实时组合导航及事后处理算法。在实时SINS/GPS组合导航算法中，将主要惯性器件的标度因数误差列入状态方程，对IMU、GPS天线和转位机构之间的多级杆臂误差进行在线辨识，采用硬件计时软件插值补偿的方法进行时间同步处理，采用?2检验进行了故障检测和隔离。在事后处理算法中，对正反向滤波（FRKF）、双向平滑（TFS）和RTS平滑三种事后处理方法进行了研究，分析了不同算法的应用特点，并进行了工程实用性改进，给出了减小数据存储量的方法。最后，车载对比实验表明，自研POS基本可以实现与POS LV610系统相当的精度。
作者：	付强文
专业：	精密仪器及机械
导师：	秦永元
授予学位：	博士
授予学位单位：	西北工业大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文