長基線導航系統(tǒng)濾波算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、作為海洋探索與開發(fā)的重要工具，載人潛水器無論在軍用領域、民用領域還是科研領域都具有非常廣闊的應用前景，導航定位技術是其發(fā)展的關鍵。隨著世界各國對海洋探索與開發(fā)的日漸深入，人們對水下導航定位系統(tǒng)提出了更高的要求，但由于硬件和成本的限制，使得通過高精度的導航傳感器來獲得高精度的導航定位系統(tǒng)變得愈加困難。此外，復雜未知的海洋環(huán)境，要求導航定位系統(tǒng)具有高度的自主性、可靠性和強抗干擾能力，由單一傳感器構成的導航系統(tǒng)已難以滿足要求。因此研究適應性強

2、精度高的非線性濾波算法成為獲得可靠的高精度的導航定位系統(tǒng)的主要途徑之一。無跡卡爾曼濾波算法是目前廣泛使用的非線性濾波算法，而平方根無跡卡爾曼濾波算法相對于前者具有顯著的優(yōu)勢，因此本文以實際科研項目為研究背景，主要圍繞平方根無跡卡爾曼濾波算法及其在LBL/DR組合導航系統(tǒng)中的應用開展相關研究工作。
　　首先，簡要介紹了LBL/DR組合導航系統(tǒng)的組成及工作原理。
　　其次，對無跡卡爾曼濾波算法和平方根無跡卡爾曼濾波算法的應用前提

3、和算法的實現(xiàn)過程進行了詳細地闡述，并從理論上證明了平方根無跡卡爾曼濾波算法不僅能夠解決無跡卡爾曼濾波算法應用過程中存在的濾波器的計算發(fā)散問題，而且還可以提高計算效率。
　　再次，在平方根無跡卡爾曼濾波算法的基礎上，圍繞其測量更新方法的不足和不具有應對噪聲統(tǒng)計變化的自適應能力問題開展研究工作。針對平方根無跡卡爾曼濾波算法測量更新方法的不足，前人已經做了大量的理論研究工作，本文僅對其中一種易于工程實現(xiàn)的迭代平方根無跡卡爾曼濾波算法進行

4、介紹，該方法可使濾波估計輸出具有更高的精度和更小的方差。針對平方根無跡卡爾曼濾波算法不具有應對噪聲統(tǒng)計變化的自適應能力，其在噪聲統(tǒng)計未知時變情況下易出現(xiàn)濾波精度下降甚至發(fā)散的問題，本文提出了一種帶時變噪聲統(tǒng)計估計器的自適應平方根無跡卡爾曼濾波器。在濾波過程中，自適應濾波一方面利用量測值修正預測值，另一方面也對未知的或不確切的噪聲統(tǒng)計參數(shù)進行估計修正。
　　最后，利用載人潛水器以往的海試數(shù)據對迭代平方根無跡卡爾曼濾波算法和自適應平方