長基線導(dǎo)航系統(tǒng)濾波算法的研究與實(shí)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(lǐng)域、民用領(lǐng)域還是科研領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景，導(dǎo)航定位技術(shù)是其發(fā)展的關(guān)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(dǎo)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(dǎo)航傳感器來獲得高精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)變得愈加困難。此外，復(fù)雜未知的海洋環(huán)境，要求導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有高度的自主性、可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，由單一傳感器構(gòu)成的導(dǎo)航系統(tǒng)已難以滿足要求。因此研究適應(yīng)性強(qiáng)

2、精度高的非線性濾波算法成為獲得可靠的高精度的導(dǎo)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(shí)際科研項(xiàng)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(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用開展相關(guān)研究工作。
　　首先，簡要介紹了LBL/DR組合導(dǎo)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(yīng)用前提

3、和算法的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了詳細(xì)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(yīng)用過程中存在的濾波器的計(jì)算發(fā)散問題，而且還可以提高計(jì)算效率。
　　再次，在平方根無跡卡爾曼濾波算法的基礎(chǔ)上，圍繞其測量更新方法的不足和不具有應(yīng)對噪聲統(tǒng)計(jì)變化的自適應(yīng)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(jīng)做了大量的理論研究工作，本文僅對其中一種易于工程實(shí)現(xiàn)的迭代平方根無跡卡爾曼濾波算法進(jìn)行

4、介紹，該方法可使濾波估計(jì)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(yīng)對噪聲統(tǒng)計(jì)變化的自適應(yīng)能力，其在噪聲統(tǒng)計(jì)未知時(shí)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(shí)變噪聲統(tǒng)計(jì)估計(jì)器的自適應(yīng)平方根無跡卡爾曼濾波器。在濾波過程中，自適應(yīng)濾波一方面利用量測值修正預(yù)測值，另一方面也對未知的或不確切的噪聲統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)修正。
　　最后，利用載人潛水器以往的海試數(shù)據(jù)對迭代平方根無跡卡爾曼濾波算法和自適應(yīng)平方