基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、為滿足低成本，高性能導(dǎo)航要求，解決傳統(tǒng)單一主慣導(dǎo)系統(tǒng)的成本高，體積大且無法排除載體局部運(yùn)動(dòng)對導(dǎo)航性能的影響等問題，本文利用低成本MEMS傳感器，采用傳感器斜裝冗余配置，并將斜裝冗余傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝在載體的不同位置，構(gòu)建了基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)。為了提高導(dǎo)航系統(tǒng)的性能，本文對基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了導(dǎo)航傳感器的誤差標(biāo)定。在誤差分析基礎(chǔ)上，針對慣性傳感器（三軸陀螺

2、儀和三軸加速度計(jì)），分別介紹了一種三軸轉(zhuǎn)臺(tái)組合標(biāo)定方法以及一種多位置靜態(tài)標(biāo)定方法。針對三軸磁強(qiáng)計(jì)，提出了基于粒子群優(yōu)化算法（PSO）誤差標(biāo)定，完成了對磁強(qiáng)計(jì)標(biāo)定系數(shù)和零位誤差的標(biāo)定。另外，針對三軸磁強(qiáng)計(jì)的主要誤差來源（零位誤差），提出了一種基于多姿態(tài)直接計(jì)算法。仿真結(jié)果表明基于粒子群優(yōu)化算法的誤差標(biāo)定方法使三軸磁強(qiáng)計(jì)的測量誤差從400nT~1500nT降低到150nT以內(nèi)?；诙嘧藨B(tài)直接計(jì)算法使磁航向角的測量精度從2°提高到0.3°。⑵

3、針對傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，研究了傳感器斜裝冗余配置及多傳感器信息融合，介紹了斜裝結(jié)構(gòu)的最優(yōu)配置準(zhǔn)則，提出來一種八傳感器冗余配置，基于此結(jié)構(gòu)提出了基于虛擬傳感器的最優(yōu)融合算法，簡化了測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，減少計(jì)算的同時(shí)提高了測量精度，仿真實(shí)驗(yàn)中，將該方法與傳統(tǒng)的最小二乘法進(jìn)行比較，結(jié)果表明此方法有效提高了加速度計(jì)整體測量精度，相比于最小二乘法具有明顯優(yōu)越性。⑶將斜裝冗余慣性測量節(jié)點(diǎn)安裝在載體的不同位置構(gòu)成基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)，分析了分布

4、式結(jié)構(gòu)，利用基于虛擬傳感器的等效模型，設(shè)計(jì)了分布式導(dǎo)航系統(tǒng)的測量融合系統(tǒng)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)具有較高的導(dǎo)航精度，同時(shí)驗(yàn)證了此方法具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能夠抑制載體局部隨機(jī)擾動(dòng)對導(dǎo)航性能的影響。⑷為驗(yàn)證基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)的有效性，開展了數(shù)字仿真平臺(tái)的研究。同時(shí)，搭建了基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式導(dǎo)航系統(tǒng)硬件平臺(tái)，更直觀地驗(yàn)證了本文介紹的導(dǎo)航方法的有效性。針對分布式導(dǎo)航的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一種分布式GNSS/IN