偏振光輔助的組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、組合導(dǎo)航是將各個(gè)導(dǎo)航子系統(tǒng)的導(dǎo)航信息進(jìn)行綜合處理，取長補(bǔ)短，發(fā)揮各導(dǎo)航子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的整體性能，因而成為導(dǎo)航系統(tǒng)的主要解決方案。但是目前地面組合導(dǎo)航系統(tǒng)普遍存在過渡依賴系統(tǒng)模型和衛(wèi)星、容錯(cuò)性差等缺點(diǎn)。另外在實(shí)際應(yīng)用中，環(huán)境的多變及傳感器選型的問題，造成系統(tǒng)模型和噪聲不確定，使用常規(guī)濾波方法如卡爾曼濾波方法往往無法達(dá)到目的。本文針對(duì)以上問題，主要做了如下工作：
　　 首先，根據(jù)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，分析了課題的研究背景

2、及意義。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（strapdown integrated navigation system，SINS）與全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）是常用的導(dǎo)航系統(tǒng)，它們具有很好的互補(bǔ)性，取長補(bǔ)短能提高系統(tǒng)性能，是目前應(yīng)用最為廣泛的組合導(dǎo)航系統(tǒng)。在實(shí)際情況下，環(huán)境條件比較復(fù)雜，測(cè)量噪聲隨機(jī)變化，而常規(guī)的自適應(yīng)卡爾曼濾波方法的實(shí)時(shí)性難以滿足組合導(dǎo)航系統(tǒng)的要求。針對(duì)以上問題本文提出了一種實(shí)時(shí)的自適應(yīng)

3、卡爾曼濾波方法。通過一個(gè)簡單的指數(shù)函數(shù)實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)測(cè)量噪聲的協(xié)方差矩陣，將測(cè)量噪聲的理論協(xié)方差矩陣與實(shí)際協(xié)方差矩陣的差值作為指數(shù)函數(shù)的輸入，函數(shù)的輸出值與上次測(cè)量噪聲的協(xié)方差矩陣之和送入卡爾曼濾波器中進(jìn)行模型遞推，使模型的測(cè)量噪聲逐漸逼近真實(shí)水平。實(shí)驗(yàn)表明該方法具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，實(shí)時(shí)性好，精度高。
　　 然后，在分析SINS/GPS，SINS/里程計(jì)（Odometer，OD），SINS/偏振光的組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基

4、于模糊聯(lián)邦濾波的SINS/GPS/偏振光/里程計(jì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)，偏振光導(dǎo)航是基于仿生學(xué)原理，利用太陽光的偏振模式進(jìn)行導(dǎo)航，能提供直接的姿態(tài)測(cè)量值，不易受到干擾，提高了組合導(dǎo)航的性能。組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)際的應(yīng)用中，系統(tǒng)噪聲和觀測(cè)噪聲都是非高斯隨機(jī)噪聲，因此聯(lián)邦濾波器主濾波信息融合時(shí)，利用模糊控制器對(duì)濾波子系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)值分配，模糊評(píng)判因子為：子濾波器的狀態(tài)估計(jì)誤差方差陣、測(cè)量噪聲的理論協(xié)方差與實(shí)際協(xié)方差的差值。仿真結(jié)果證明該組合導(dǎo)航系統(tǒng)能獲得非常高