井下捷聯(lián)慣導定位系統(tǒng)初始對準濾波應用研究.pdf

1、煤炭能源在我國占有舉足輕重的地位，但煤礦井下的安全條件相對薄弱。針對現(xiàn)有井下定位系統(tǒng)并不能實時準確地向求援人員提供位置信息以及運行軌跡，在發(fā)生重大事故時往往致使救援人員錯失最佳救援時機。鑒于此，對井下定位系統(tǒng)進行改善已經(jīng)迫在眉睫。
　　具有自主導航功能的捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)能夠不受井下復雜環(huán)境的干擾，提高人員或設備導航數(shù)據(jù)的精度。因此為了改善定位質(zhì)量本文將捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)引入煤礦井下。初始對準精度的高低對捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的定位精度具有

2、舉足輕重的影響。故本文重點研究設計一種合理的適用于煤礦井下復雜環(huán)境的初始對準濾波算法，在減少計算量與濾波發(fā)散的同時最大限度地提高初始對準的精度，保證定位的準確性。
　　結合煤礦井下的具體應用環(huán)境，通過對傳統(tǒng)線性卡爾曼濾波以及EKF(Extended Kalman Filter)算法等幾種應用于捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)初始對準濾波算法的研究、分析和比較，得出的運用適應性更強的非線性濾波UKF(Unscented Kalman Filter

3、)算法能夠使得濾波精度更高，收斂速度更快。針對煤礦井下噪聲的非高斯分布、位置隨機誤差以及外部干擾等不確定因素，對UKF進行優(yōu)化改進，并且在引入閉環(huán)濾波系統(tǒng)，降低算法計算量的同時，減少了濾波的發(fā)散，提高了系統(tǒng)的實時性。本文通過對初始對準濾波算法和捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)誤差的優(yōu)化和相互融合，完成捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)初始對準數(shù)據(jù)的精準校正。在論文中對傳統(tǒng)線性卡爾曼濾波、EKF和優(yōu)化改進的UKF進行仿真對比，驗證了優(yōu)化改進的UKF算法在非線性條件下的實