信息融合技术在组合导航系统中的应用研究

论文摘要

为提高组合导航可靠性和精度，本文以某型号组合导航系统为背景，研究了惯导/北斗双星/地形匹配组合导航系统的滤波算法、信息融合技术及应用以及系统容错设计。介绍了平台惯导系统、北斗双星定位系统、地形匹配系统等组合导航子系统工作原理，并针对游移方位平台惯导系统给出了系统误差方程以及误差源模型。针对惯导/北斗双星、惯导/地形匹配组合导航中的滤波方法，设计了基于惯导/北斗双星、惯导/地形匹配组合导航的物理滤波器、最小二乘估计和卡尔曼滤波器算法，并分别进行了数字仿真或试验验证，分析比较了三种滤波算法的效果和应用特点，试验表明基于卡尔曼滤波的组合导航算法精度高，是背景型号组合导航系统理想的设计方案。针对背景型号中制导同时存在的北斗双星和地形匹配两种辅助导航系统，进行了多传感器组合导航系统信息融合技术研究，研究了基于联邦滤波结构的多传感器组合导航系统信息融合处理技术，试验表明无复位模式结构相对简单且容错性能最好，是背景型号首选的信息融合方案。最后针对北斗双星定位系统、地形匹配系统的典型故障，研究了组合导航的故障检验与隔离，给出了组合导航系统容错设计，并结合组合导航系统信息融合方法研究基础设计了惯导/北斗双星/地形匹配组合导航的流程结构。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.2.1 组合导航技术的发展现状
• 1.2.2 信息融合技术的发展现状
• 1.3 论文的主要研究工作
• 第2章 组合导航子系统工作原理
• 2.1 平台惯导系统工作原理
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 平台惯导系统的误差方程
• 2.1.3 平台惯导系统的误差源模型
• 2.2 北斗双星定位系统工作原理
• 2.2.1 系统概况
• 2.2.2 双星定位系统组成
• 2.2.3 有源北斗双星定位系统工作原理
• 2.2.4 无源北斗双星定位系统定位原理
• 2.2.5 无源北斗双星定位系统测速原理
• 2.3 地形匹配系统工作原理
• 2.3.1 地形匹配系统概述
• 2.3.2 地形匹配系统基本原理
• 2.3.3 地形轮廓匹配导航系统
• 2.3.4 桑地亚惯性地形辅助导航系统
• 2.4 本章小结
• 第3章 组合导航滤波方法研究
• 3.1 组合导航滤波方法概述
• 3.1.1 物理滤波器
• 3.1.2 最小二乘估计
• 3.1.3 卡尔曼滤波
• 3.1.4 几种组合导航方法的应用性分析
• 3.2 滤波算法验证试验设计
• 3.3 惯导/北斗双星组合导航滤波方法设计
• 3.3.1 物理滤波算法估计位置误差
• 3.3.2 实时差分法估计速度误差
• 3.3.3 最小二乘多项式拟合权系数滑动平均法估计速度误差
• 3.3.4 卡尔曼滤波在惯导/北斗双星组合导航中的应用
• 3.4 惯导/地形匹配组合导航滤波方法设计
• 3.4.1 最小二乘估计在惯导/地形匹配组合导航中的应用
• 3.4.2 卡尔曼滤波在惯导/地形匹配组合导航中的应用
• 3.5 本章小结
• 第4章 多传感器组合导航信息融合技术研究
• 4.1 组合导航信息融合方法
• 4.2 集中卡尔曼滤波
• 4.3 测量融合和状态融合算法
• 4.4 测量融合在组合导航中的应用
• 4.5 联邦卡尔曼滤波
• 4.5.1 引言
• 4.5.2 联邦滤波技术及信息分配
• 4.5.3 联邦滤波算法的描述
• 4.5.4 联邦卡尔曼滤波器的四种融合模式
• 4.5.5 联邦卡尔曼滤波在组合导航中的应用
• 4.6 信息融合原则设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 组合导航系统容错设计及结构设计
• 5.1 组合导航系统容错设计
• 5.1.1 辅助导航系统故障分析
• 5.1.2 辅助导航系统的故障检测与隔离
• 5.1.3 惯导/地形匹配组合导航故障检测与隔离
• 5.1.4 测量数据的故障检验与隔离
• 5.1.5 系统级故障检验与隔离
• 5.2 组合导航结构设计
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢