北斗/MEMS-SINS紧组合可持续导航算法研究与实现

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:LeoPark
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
小型化和一体化是导航系统的发展趋势之一。卫星/惯性紧组合导航具有精度高、抗干扰性强和复杂度适中等优点,但在实际应用中,因恶劣天气、复杂地形等影响,会出现系统性能下降、无法持续导航的问题。本文的目标是研究北斗/MEMS-SINS紧组合可持续导航算法及其嵌入式实现方法。首先,研究了基于加速度计和磁力计的姿态角计算原理、捷联惯性导航系统的基本原理和基于联邦滤波的北斗/MEMS-SINS紧组合导航系统的数学模型。其次,选择计算量较小、滤波性能优于容积卡尔曼滤波(CKF)的正交变换容积卡尔曼滤波(TCKF)作为基础算法,提出了一种鲁棒量测噪声自适应平方根TCKF(RA-SRTCKF)算法。该算法采用高机动判据判断载体的运动状态,当处于高机动状态时采用鲁棒自适应平方根TCKF(H-SRTCKF)算法进行滤波,否则采用量测噪声自适应平方根TCKF(A-SRTCKF)算法进行滤波。仿真实验表明,RA-SRTCKF算法具有比H-SRTCKF、A-SRTCKF和SRTCKF更高的滤波精度和自适应性。第三,设计了基于支持向量回归(SVR)和联邦RA-SRTCKF的北斗/MEMS-SINS紧组合可持续导航方法。该方法根据可见卫星数将导航接收机提供的量测信息分为可信和不可信两种情况。当量测信息可信时,采用联邦RA-SRTCKF滤波估计的误差校正SINS解算的导航信息,同时保存速度误差SVR预测模型的训练数据;当量测信息不可信时,隔离伪距子滤波器、伪距率子滤波器和主滤波器,利用量测信息可信时保存的训练数据训练生成速度误差SVR预测模型,采用预测得到的速度误差和姿态子滤波器估计的姿态角误差校正SINS解算的导航信息。仿真实验表明,可持续导航方法在卫星导航接收机提供的量测信息不可信情况下,仍能保证系统持续输出较高精度的导航信息。第四,提出了一种基于差分和自适应滤波的双级北斗导航接收机伪距误差实时补偿方法,并将其与基于SVR和联邦RA-SRTCKF的北斗/MEMS-SINS紧组合可持续导航方法在基于双核微处理器OMAP-L138的北斗/MEMS-SINS紧组合导航硬件系统上实现。静态和跑车实验结果表明,当北斗可见星数不足时,系统仍能输出持续有效的导航信息,输出的姿态角均方根误差小于2.7°,速度均方根误差小于0.6m/s,位置均方根误差小于4.6m。本文的研究结果为紧组合导航系统持续导航性能的提升提供了借鉴思路,同时有利于促进北斗导航技术的发展。
其他文献
随着城镇化的不断发展,工程建设项目的数量持续增加,对混凝土的需求也随之扩大。制备混凝土时所用到的细骨料一般选用天然河砂,由于天然河砂资源稀缺,已经无法满足目前的工程需要。在我国西北地区存在着大量的风积沙,若将风积沙代替部分天然河砂,制成可以满足性能要求的混凝土,一方面可以避免过度开采天然河砂,起到保护自然环境、节约资源的作用,另一方面便于就地取材,节约工程成本。为了促进风积沙在实际工程中的应用,本
高超声速飞行器由于采用飞/推一体化的特殊设计结构使得飞行器的各个子系统之间高度耦合。大空域、高超速、远距离的飞行环境导致飞行器的整体性能存在大量的时变性和不确定性。主要体现在大空域飞行、高超声速气流、燃料消耗导致飞行器质量变化等引起的时变性;试验数据稀缺、材料弹性塑性变化、随机因素干扰等不确定性。本文以吸气式高超声速飞行器为研究对象,结合不确定性量化理论,研究分析了飞行器推进系统中存在的不确定性因
复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator简称CPC)是一种低倍聚焦的非成像聚光器,在太阳能中低温热利用领域有着广阔的应用前景。本文以热管式真空管复合抛物面聚光集热器为研究对象,通过实验探究了不同工况下热管式真空管接收器的传热性能,确定CPC聚光器结构优化衡量标准;之后对CPC聚光器建立光线追踪模型,通过编制程序,分析不同结构参数下CPC的光学性能,确定热管式
近年来很多国家利用生物质与煤混燃发电来缓解化石能源紧缺及环境污染问题,共燃烧技术已经得到社会各界的关注。生物质和煤的共燃烧与其固有矿物质以及结构密切相关,深化对生物质与煤共燃烧的认识,对褐煤与生物质共燃技术的改进具有重要的指导意义。本文选用江苏省连云港的油菜秸秆及内蒙古自治区锡林郭勒的胜利褐煤作为研究对象,首先利用热重分析技术对这两种物质的燃烧性能进行了比较,并通过工业分析、SEM-EDS、XRD
随着社会的发展和全球人口数量的增加,淡水资源短缺已成为人类社会面临的最关键问题之一。太阳能界面蒸发技术作为一种新兴的水处理技术,在仅使用太阳能这一低品位能源的前提下为淡水资源匮乏的地区生产淡水,且不会破坏环境,从而成为研究者们近几年来的研究重点。尽管在光热转化效率方面取得了巨大的进步,但是太阳能界面蒸发系统的大规模应用仍然受到材料制备工艺的复杂性和高成本的制约。因此开发一种成本底、结构简单、易于加
随着组合导航技术的快速发展,基于卫星/惯性松组合导航系统因其便于工程实现而被广泛采用。但当卫星信号失锁时,卫星/惯性松组合导航系统将转为纯惯性导航系统,导致精度急剧下降。针对该问题,本文对北斗/MEMS-SINS松组合可持续导航算法及其嵌入式实现方法展开研究。首先,研究捷联式惯性导航系统解算原理和北斗/MEMS-SINS松组合导航系统的基本原理,设计了基于定位定向北斗导航接收机的的北斗/MEMS-
地基微变监测雷达在边坡滑坡、人工建筑物微小形变监测领域已经得到了广泛的应用,但受制于二维雷达图像的几何畸变问题,无法实现对高陡边坡等地形复杂区域的形变监测。地基微变监测雷达三维成像能够从根本上消除二维雷达图像的几何畸变问题,在近年来得到广泛的研究。在微变监测方面,差分干涉技术在边坡等的微变监测领域得到了广泛应用;但由于其重访周期较长,在形变速度较快目标的微变监测方面,出现严重的相位缠绕问题,导致解
关于微弱信号的定义有两种,一种是指有用信号幅度绝对值很小,另一种是指有用信号的幅度相对噪声来说很微弱。本课题主要讨论第二种情况下的微弱信号,即淹没在高斯白噪声背景下的微弱周期信号。传统的微弱信号检测方法都是通过抑制或者滤除噪声来提高系统输出信噪比,但当信号和噪声同频带情况下,滤除有害噪声的同时,部分有用信号也会被破坏,这就使得检测微弱信号的准确性大幅降低,导致得不到理想的结果。正是这些问题的存在,
在我国的青藏高原上以及位于北纬35°以北的地区的江河,冬季极其容易结冰成凌,到了春季开河时期,往往会发生凌汛灾害,其中黄河内蒙古段的情况尤为严重,为了减少甚至避免凌汛灾害造成的影响,需要及时、准确地获取冰情信息。极化合成孔径雷达(Polarimetric Synthetic Aperture Radar)Pol SAR技术的出现,使得成像雷达对目标信息的获取能力得到了极大地增强。这为实现更大范围、
空时自适应处理(STAP)是机载雷达在非均匀环境中进行运动目标检测的关键技术。抑制检测环境中的杂波与干扰是机载雷达完成目标检测任务的基础。传统STAP方法要想获得理想的处理性能,理论上用于估计杂波功率谱的训练样本数量不能少于系统自由度的两倍。然而在实际应用中,机载雷达所面临的杂波环境通常是非均匀、非平稳的,难以获取足够数量的均匀训练样本,导致STAP性能严重损失。本文针对小样本、非均匀、非平稳条件