基于非線性濾波的重力輔助導(dǎo)航.pdf

1、海洋是人類利用的重要資源。由于人類技術(shù)和社會(huì)的前進(jìn)，人們對(duì)海洋的利用日益廣泛。除了探索利用海洋資源外，在軍事上對(duì)海洋也有著重要的利用，人類利用海洋必然會(huì)使用海洋探索工具，因此水下潛器也應(yīng)運(yùn)而生，加上計(jì)算機(jī)領(lǐng)域飛速前進(jìn)及導(dǎo)航的各種突破，對(duì)水下潛器的導(dǎo)航精度要求有了進(jìn)一步的提高。在水下航行，特別是軍事方面，為了不讓敵人發(fā)現(xiàn)，隱蔽性是至關(guān)重要的特征，面對(duì)這個(gè)要求，各國在這方面做了很多努力，從天文導(dǎo)航，到聲納導(dǎo)航,但是這些還是無法滿足軍事上的要

2、求，直到后來的地形輔助導(dǎo)航，地磁輔助導(dǎo)航，重力輔助導(dǎo)航及各種組合導(dǎo)航。在這些導(dǎo)航中，重力輔助導(dǎo)航對(duì)水下導(dǎo)航有著重要的意義，能夠很好的克服水下隱蔽性不好的這個(gè)特點(diǎn)，但目前，重力輔助導(dǎo)航面臨著很多問題，例如重力儀的精度問題，重力特征值的數(shù)字地圖的分辨率問題，但在這些技術(shù)領(lǐng)域還需要作很多的實(shí)踐研究。本文主要針對(duì)重力輔助導(dǎo)航中的算法問題進(jìn)行了研究，同時(shí)以重力輔助導(dǎo)航作為基礎(chǔ)，對(duì)非線性濾波算法做了深入的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)慣

3、性導(dǎo)航的主要誤差方程進(jìn)行了推導(dǎo)。包括位置誤差方程，速度誤差方程，失準(zhǔn)角誤差方程，同時(shí)根據(jù)這些誤差方程建立了重力輔助導(dǎo)航中的狀態(tài)模型。⑵對(duì)弱非線性系統(tǒng)的擴(kuò)展卡爾曼濾波方法進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)說明。對(duì)強(qiáng)非線性系統(tǒng)的無跡卡爾曼濾波的過程進(jìn)行了詳細(xì)的說明。同時(shí)在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)的一種擴(kuò)展無跡卡爾曼濾波。⑶根據(jù)貝葉斯算法，引入了針對(duì)強(qiáng)非線性系統(tǒng)的濾波方法，F(xiàn)PKE濾波器方法。⑷對(duì)非線性濾波中的粒子濾波作了詳細(xì)的說明，從傳統(tǒng)的粒子濾波，蒙特卡羅積分

4、，重采樣等對(duì)粒子濾波的優(yōu)缺點(diǎn)都進(jìn)行了說明，同時(shí)在一般的粒子濾波方法中引進(jìn)了三種改進(jìn)的粒子濾波算法。其中兩種主要是根據(jù)推薦密度進(jìn)行改進(jìn)，將EKF和UKF引入到粒子采樣中，另外一種是在UKF的基礎(chǔ)上，提出GMUPF粒子濾波算法。⑸根據(jù)經(jīng)典的地形輔助方法，由于地形輔助方法與重力輔助方法具有很大的相似性，將經(jīng)典的TERCOM方法與EKF方法結(jié)合起來，同時(shí)并行進(jìn)行運(yùn)算，設(shè)定合適的權(quán)限，在每一個(gè)時(shí)刻使用恰當(dāng)?shù)妮o助方法。另外的方法就是將ICCP方法與