GPS-SINS超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合算法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種高速及高動態(tài)的飛行器層出不窮，如何更好的解決高動態(tài)條件下的飛行器導(dǎo)航定位問題吸引了全世界各國研究者的關(guān)注。目前，GPS（全球定位系統(tǒng)）和SINS（捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）是兩種常用的導(dǎo)航系統(tǒng)。但GPS抗干擾能力較差，在高動態(tài)環(huán)境中，接收機(jī)的跟蹤環(huán)路受到多普勒頻移及多普勒頻移率的影響，容易失鎖而失去導(dǎo)航能力。而SINS也有著誤差隨時(shí)間遞增，需要初始對準(zhǔn)等問題。鑒于兩者的互補(bǔ)性特點(diǎn)，利用組合導(dǎo)航技術(shù)將二者結(jié)合，可以整體

2、上提升導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度和導(dǎo)航性能，滿足高動態(tài)條件下的導(dǎo)航需求。
　　在國家自然科學(xué)基金的資助下，本文主要對GPS/SINS超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合算法進(jìn)行了一定的研究。首先，論文從組合導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)出發(fā)，詳細(xì)的介紹了幾種組合導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本原理，并在其基礎(chǔ)上完成了建模工作。在重點(diǎn)研究GPS/SINS超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了其中慣導(dǎo)速度輔助GPS接收機(jī)跟蹤環(huán)路，最后提出了利用衛(wèi)星的星歷信息和慣導(dǎo)所輸出的位置、

3、速度信息估計(jì)多普勒頻移的算法。
　　接下來本文設(shè)計(jì)了一種GPS/SINS超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)的的仿真系統(tǒng)框架，開發(fā)了軌跡的發(fā)生器、SINS的信號模擬器及GPS的中頻信號模擬器，搭建了應(yīng)用于GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺。對GPS中頻信號仿真過程中必要的選星過程進(jìn)行了比較深入的研究，提出了利用模糊算法的模糊選星法，此算法可以幫助仿真器在可見星中高效地選取最佳衛(wèi)星組合。
　　由于GPS/SINS超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)在

4、高動態(tài)條件下有著很強(qiáng)的非線性，本文在其適配信息融合算法上進(jìn)行了研究，對當(dāng)下常見的包括EKF（擴(kuò)展卡爾曼濾波）、UKF（無跡卡爾曼濾波）及PF（粒子濾波）三種非線性濾波算法進(jìn)行了分析比較，并在UKF的基礎(chǔ)上提出了固定矩陣平方根的UKF算法及結(jié)合了PF優(yōu)點(diǎn)的UPF算法，最終結(jié)合非線性實(shí)例及相關(guān)數(shù)據(jù)分析對算法進(jìn)行了性能比較，并就此選擇相對最佳的適用于超緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合算法。
　　最后，本文分別從仿真信號處理和采集到的真實(shí)信號處理