飞机导航系统性能评估及水平飞行轨迹优化

论文摘要

由于近年来航空业的飞速发展,如何合理的规划空域并保证飞行的安全可靠已成为亟待解决的问题。本文对GPS/INS组合导航系统进行了完好性、精度等性能评估,并以此为基础研究了水平轨迹优化的方法。导航系统性能主要包括精度,完好性等,用以保证空域飞行的安全性、可靠性、经济性等。对于水平轨迹而言,在对完好性评估等的前提下用遗传算法的全局搜索能力实现对航路点的自由选择,利用大圆航线方法及航段衔接算法的处理,完成轨迹优化。论文首先研究了导航性能中完好性、精度的评估算法,包括导航性能的相关概念,卡尔曼滤波器的相关理论,各导航系统的相关误差和对单一系统及组合系统的性能评估,重点是性能评估的算法:对GPS系统采用接收机自主完好性评估方法(RAIM),对惯性导航系统和组合导航系统采用松散组合卡尔曼滤波的算法进行精度评估。其次研究了水平轨迹优化的算法,重点是遗传算法与轨迹优化的有效结合,根据大圆航线及航段衔接算法,选取算子计算航路。最后,在Matlab7.0下编写程序进行仿真,仿真结果表明:文中阐述的GPS/INS组合导航系统的性能评估算法快捷有效,并且较单一的导航系统在定位精度方面有明显的改善和提高,同时通过遗传算法得到具体航线的最优轨迹,并验证了通过增加遗传代数可以得到更高的准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义和研究目的
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 导航系统性能评估的发展现状
• 1.2.2 水平飞行轨迹优化的发展现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.3.1 研究工作
• 1.3.2 整体思路
• 第二章 导航系统的性能评估
• 2.1 性能评估
• 2.1.1 完好性评估
• 2.1.2 精度评估
• 2.2 误差类型
• 2.2.1 GPS误差类型
• 2.2.2 惯导系统误差类型
• 2.3 卡尔曼滤波器
• 2.3.1 原理
• 2.3.2 基本方程（离散型）
• 2.3.3 状态和量测向量的选取
• 2.4 GPS/INS组合导航系统的性能评估
• 2.4.1 GPS系统的完好性评估
• 2.4.2 惯导系统的精度评估
• 2.4.3 GPS/INS组合导航系统的精度评估
• 2.5 本章小结
• 第三章 水平轨迹优化的基本理论和方法
• 3.1 导航性能评估与水平轨迹优化之间的联系
• 3.2 水平飞行轨迹的计算模型
• 3.2.1 航路点和航段
• 3.2.2 直飞
• 3.2.3 转弯
• 3.3 遗传算法理论
• 3.3.1 基本概念
• 3.3.2 计算流程
• 3.4 轨迹优化
• 3.4.1 计算模型
• 3.4.2 优化过程
• 3.5 本章小结
• 第四章 仿真及分析
• 4.1 仿真内容
• 4.2 仿真条件及结果分析
• 4.2.1 GPS完好性评估仿真
• 4.2.2 INS精度评估仿真
• 4.2.3 GPS/INS组合导航系统精度评估仿真
• 4.2.4 水平轨迹优化仿真
• 4.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介