信息融合技術(shù)在慣導(dǎo)-GPS-多普勒組合導(dǎo)航中的應(yīng)用研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著導(dǎo)航技術(shù)和控制理論的發(fā)展,多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)今測(cè)量船上最主要的導(dǎo)航系統(tǒng)。測(cè)量船組合導(dǎo)航系統(tǒng)包含多種導(dǎo)航傳感器,因此如何充分有效的利用和處理來(lái)自多傳感器的數(shù)據(jù)已經(jīng)成為測(cè)量船組合導(dǎo)航系統(tǒng)的主要問(wèn)題。而多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)為此提供了有效的手段。本文以慣導(dǎo)/GPS/DVL測(cè)量船多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)為研究對(duì)象,從數(shù)據(jù)融合的角度出發(fā),為提高測(cè)量船多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度和容錯(cuò)能力提供了有效的解決方案。 本論文首先介紹了

2、慣導(dǎo)、GPS、多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航基本原理,分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn),并建立了各導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差模型。接著介紹了集中式卡爾曼濾波算法,并介紹了一種分散式卡爾曼濾波方法一聯(lián)邦濾波算法,包括聯(lián)邦濾波器的四種不同結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和容錯(cuò)性,信息分配原則以及聯(lián)邦濾波過(guò)程等,還給出了有重置模式的聯(lián)邦濾波器和集中濾波器的等價(jià)性證明。綜合考慮系統(tǒng)精度和容錯(cuò)性要求,根據(jù)課題背景的需要,認(rèn)為針對(duì)工程應(yīng)用而言,無(wú)重置結(jié)構(gòu)是較為理想的聯(lián)邦濾波結(jié)構(gòu)。 在上述理論分析的

3、基礎(chǔ)上,根據(jù)聯(lián)邦濾波算法,確定了各個(gè)導(dǎo)航子系統(tǒng)的組合模式,設(shè)計(jì)出具有良好容錯(cuò)性和故障檢測(cè)以及系統(tǒng)重構(gòu)功能的多傳感器數(shù)據(jù)融合方案,并建立了慣導(dǎo)/GPS/多普勒聯(lián)邦濾波器的數(shù)學(xué)模型。然后,根據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合模塊的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行軟件仿真分析,結(jié)果表明無(wú)重置模式的聯(lián)邦濾波器能夠較好的提高系統(tǒng)導(dǎo)航精度。 本文還討論了系統(tǒng)級(jí)故障檢測(cè)和隔離,首先介紹了故障檢測(cè)的有關(guān)理論,并確定了故障檢測(cè)方案和算法,并針對(duì)INS/GPS/CNS信息融合方案進(jìn)行