学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于微型无人平台导航多传感器信息融合算法研究

作　者: 臧岩
导　师: 张健
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 组合导航 GPS 卡尔曼滤波多传感器数据融合
分类号: V249.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 161次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着微机电系统(MEMS)技术的发展,微惯性测量组合(MIMU)已日渐显现出其优越的性能,由MIMU与全球定位系统(GPS)构成的组合系统也成为国内外导航界研究的热点。本文在对MIMU的发展和应用进行分析的基础上,针对MIMU与GPS构成的微型组合导航系统建模进行了分析研究,主要包括:对基于微型无人平台导航系统进行了分析、设计和理论仿真,利用GPS导航和微惯性测量组合组成GPS/MIMU组合导航系统。介绍了多传感器组合导航系统的硬件构成和组合原则,论述了多传感器数据融合原理,阐述了惯导系统和GPS的工作原理、特点,详细分析了影响导航系统整体精度的各种误差源,并建立了两系统各自的误差模型。通过信息融合技术,将多个传感器的测量数据进行互联(同一目标数据的确定)、时空变换(时间对准和坐标变换)以及对状态矢量进行最优估计。建立了飞行仿真模型,通过对飞行航迹施加白噪声,获取系统的输出,并用卡尔曼滤波方法对组合导航系统进行仿真,得到有关的数据和曲线,并与滤波之前的系统输出进行了分析比较。组合导航系统采用一种闭环反馈的校正方式,可对MIMU的位置、速度误差、数字平台误差及微惯性器件误差作出最优估计并实施反馈,以抑制滤波发散。基于MATLAB对GPS系统与MIMU构成的组合系统进行了仿真分析,结果表明,MIMU整体精度受微惯性器件误差限制,误差发散很快,目前不能单独用于导航任务;采用卡尔曼滤波器的GPS/MIMU组合系统,经闭环反馈校正后,可有效抑制误差发散,提高长期导航精度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-12
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 国内外研究情况与分析  8-11
    1.2.1 国外现状  8-10
    1.2.2 国内现状  10-11
  1.3 课题研究的意义及主要研究内容  11-12
第2章微型无人平台导航系统传感器的选择与集成  12-16
  2.1 引言  12
  2.2 硬件选择与集成的基本原则  12-13
  2.3 传感器的选择与集成  13-15
  2.4 本章小结  15-16
第3章导航系统概述  16-30
  3.1 引言  16
  3.2 惯性导航系统  16-21
    3.2.1 导航与惯性导航  16-17
    3.2.2 惯性导航系统的基本组成  17
    3.2.3 惯性导航系统的基本原理  17-19
    3.2.4 惯性导航系统的特点  19-21
  3.3 全球卫星导航系统  21-26
    3.3.1 GPS的组成与概况  21-25
    3.3.2 GPS导航定位的基本原理  25-26
  3.4 传感器的信息融合  26-29
    3.4.1 信息融合的目的和意义  27-28
    3.4.2 信息融合的基本原理  28-29
  3.5 本章小结  29-30
第4章导航系统误差特性分析  30-40
  4.1 引言  30
  4.2 MIMU误差分析  30-36
    4.2.1 MIMU系统误差源  30-31
    4.2.2 微惯性器件误差  31
    4.2.3 MIMU系统误差模型  31-36
  4.3 GPS误差分析  36-39
    4.3.1 GPS定位的主要误差源分析  36-37
    4.3.2 GPS误差模型  37-39
  4.4 本章小结  39-40
第5章 GPS/MIMU组合导航系统算法研究  40-55
  5.1 引言  40-41
  5.2 Kalman滤波理论  41-44
    5.2.1 集中式Kalman滤波  41
    5.2.2 分散式Kalman滤波  41-42
    5.2.3 自适应Kalman滤波  42
    5.2.4 适用于组合导航系统的数据融合方法  42-44
  5.3 GPS/MIMU组合导航的模式  44-47
    5.3.1 松散综合  44-45
    5.3.2 紧密综合  45-47
  5.4 组合系统的状态方程和量测方程  47-52
    5.4.1 组合系统的状态方程  47-50
    5.4.2 组合系统的量测方程  50-52
  5.5 组合系统数据融合算法实现  52-53
  5.6 本章小结  53-55
第6章 GPS/MIMU组合导航系统仿真及讨论  55-61
  6.1 引言  55
  6.2 仿真实现手段  55-56
  6.3 组合系统仿真分析  56-60
    6.3.1 组合系统仿真方案  56-57
    6.3.2 组合系统仿真结果  57-59
    6.3.3 系统误差校正  59-60
  6.4 小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-67
致谢  67

基于微型无人平台导航多传感器信息融合算法研究

内容摘要

全文目录

相似论文