高空飛行器INS-GNSS-CNS組合導航系統(tǒng)研究.pdf

1、高空飛行器由于其高機動特性在國內(nèi)外軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。由于考慮到其特殊的軍事等應(yīng)用場合，高空飛行器能否具備高精度的導航能力成為了研究的重中之重。為有效提高高空飛行器的導航精度，將幾種各具優(yōu)勢的導航子系統(tǒng)有機組合構(gòu)成組合導航系統(tǒng)的方法應(yīng)運而生。
　　本文在此基礎(chǔ)上分析了慣性導航、全球?qū)Ш叫l(wèi)星、天文導航系統(tǒng)各自的工作原理及特點，并重點研究與分析了INS/GNSS/CNS組合導航系統(tǒng)應(yīng)用于高空飛行器上時會遇到的問題及相

2、應(yīng)解決辦法。主要研究工作在以下幾點：
　　1）對INS/GNSS/CNS組合導航系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)進行了推導，其中包括INS誤差方程、GNSS動態(tài)定位、CNS高精度定姿原理以及組合導航系統(tǒng)的構(gòu)建。并針對各導航子系統(tǒng)的優(yōu)勢組成了位置、速度及姿態(tài)全組合導航系統(tǒng)。
　　2）對于INS/GNSS/CNS多傳感器組合導航系統(tǒng)的信息融合過程中存在的量測不同步問題進行了研究，并采用異步信息融合的方式解決該問題；同時分析了GNSS量測滯后問題給導

3、航解算帶來的誤差，以INS量測輸出為準對其進行滯后補償。最后給出了一種含滯后補償?shù)腎NS/GNSS/CNS組合系統(tǒng)集中式異步信息融合算法，仿真結(jié)果也表明，該算法能夠很好的解決該組合導航系統(tǒng)的量測不同步以及GNSS滯后帶來的影響。
　　3）為有效提高INS/GNSS/CNS組合導航系統(tǒng)容錯性能，同時降低導航系統(tǒng)濾波解算復(fù)雜度來提高導航解算的實時性，提出采用分布式的聯(lián)邦濾波器對組合導航系統(tǒng)進行濾波解算；而聯(lián)邦濾波算法中主濾波器信息的分

4、配方式與導航解算精度相關(guān)，同時考慮到常規(guī)信息均值分配算法無法反映濾波過程中子濾波器的實時解算精度，因此本文提出一種動態(tài)矢量信息分配方式的聯(lián)邦濾波算法，該算法結(jié)合濾波器每一時刻的各導航子系統(tǒng)可觀測程度以及各子濾波器濾波精度，能夠有效解決常規(guī)信息分配方法帶來的影響。最后仿真結(jié)果表明，該算法與常規(guī)聯(lián)邦濾波相比較，導航精度有了很大程度的提高。
　　4）針對INS/GNSS/CNS組合導航系統(tǒng)導航濾波解算過程中模型誤差問題進行了研究，包括狀