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组合导航系统的数据处理与仿真

作　者: 刘广军
导　师: 吴晓平
学　校: 中国人民解放军信息工程大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 组合导航 数据融合 分散化估计 并行卡尔曼滤波 故障诊断 自适应滤波 多模型估计
分类号: P228.4
类　型: 博士论文
年　份: 2002年
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内容摘要


本文研究了有关组合导航系统的普遍的数据处理问题，总体上全文内容可以分为两大部分：组合导航系统数据处理和对一个组合导航系统仿真软件的介绍。具体内容如下： ●研究了最一般的导航数据融合问题(局部导航仪直接输出导航参数及精度，且无反馈、无局部导航仪之间的交叉数据通讯)；提出了一种新的无反馈多源相关估计向量的保守最优融合算法，并将该算法由两个数据源推广到了多个数据源；补充证明了一系列定理，从而将本文方法和前人研究成果有机地融为一体，建立了完整的无反馈多源相关估计向量融合的理论体系。在本章最后，对常用的几种导航数据融合算法进行了分析和计算比较，得出一些有益的结论。 ● 对组合导航常用的FDI(Fault Detection and Identification)算法进行了详细的总结、分类，分析、比较；对Kerr提出的状态一致性检验算法进行了改造和补充；详细讨论了分散化估计中的故障诊断问题，设计了与之对应的故障诊断方案。 ●对常规的次优递推Sage自适应滤波器进行了改造，包括：对滤波结果发散进行综合抑制，提高了滤波器的数值稳定性；采用并行结构，消除了结果偏差；应用SPRT控制调整，增强了滤波器的动态跟踪能力。最终，得到了一种非常适合于高动态数据处理的新的次优递推Sage自适应滤波器。 ●在前述保守最优数据融合算法基础上，针对局部Kalman滤波模型只能给出滤波状态参数及其方差阵的情况，设计了一种新型的多模型(MM：Multi-Model)自适应估计器。算例表明，新方法对局部模型的选择判断正确，对局部模型的变化反应速度较快，可作为一种性能良好通用MM估计器。 ● 简要介绍了正在进行的一项有关SINS／双星／GPS／GLONASS的组合导航仿真课题，包括设计思路、仿真模型等。并对SINS／双星以及SINS／双星／GPS／GLONASS的组合进行了简单探讨，设计了几种实现方案，分析了每种方案的特点与不足。

全文目录


目录  3-5
中文摘要  5-6
英文摘要  6-7
第一章 绪论  7-13
  §1．1 前言  7
  §1．2 多传感器数据融合与导航数据融合  7-8
  §1．3 组合导航技术的发展与数据处理  8-10
  §1．4 开发基于双星的组合设备  10-11
  §1．5 本文研究内容  11-13
第二章 无反馈多源相关估计向量的融合  13-57
  §2．1 前言  13-16
  §2．2 问题描述  16
  §2．3 相关程度已知的二源估计向量融合  16-17
  §2．4 基于方差椭球相交的二源保守最优融合  17-22
  §2．5 二源CI对Kalman滤波器的改造  22-23
  §2．6 相关程度已知的多源相关估计向量融合  23-28
  §2．7 相关程度未知的多源相关估计向量融合的经典算法  28-35
  §2．8 相关程度未知的多源相关估计向量融合的联邦算法  35-41
  §2．9 多源相关估计向量的保守最优融合  41-49
  §2．10 本章总结  49-57
第三章 导航系统的在线故障诊断  57-97
  §3．1 前言  57-59
  §3．2 故障类型和在线FDI算法分类  59
  §3．3 基于残差的统计故障诊断  59-86
  §3．4 故障检测／隔离的几何方法——奇偶矢量法  86-87
  §3．5 状态一致性检验  87-92
  §3．6 并行组合系统的在线诊断方案  92-95
  §3．7 本章总结  95-97
第四章 改进的Sage自适应滤波器  97-109
  §4．1 前言  97-98
  §4．2 递推次优无偏Sage极大后验噪声统计估值器  98-99
  §4．3 阻止滤波结果发散的两个措施  99-101
  §4．4 并行的次优Sage滤波器结构  101-103
  §4．5 基于SPRT的滤波  103-107
  §4．6 本章总结  107-109
第五章 基于CI的多模型估计器  109-117
  §5．1 前言  109-110
  §5．2 基于统一加权CI的新型MM估计  110-114
  §5．3 计算实例  114-115
  §5．4 本章总结  115-117
第六章 组合导航仿真  117-139
  §6．1 前言  117-119
  §6．2 总体数学模型  119
  §6．3 GPS仿真  119-127
  §6．4 SINS仿真  127-132
  §6．5 GLONASS仿真  132-133
  §6．6 双星定位仿真  133-134
  §6．7 系统集成与实用设计  134-137
  §6．8 本章总结  137-139
结束语  139-141
致谢  141-143
参考文献  143-151
附录A： 二阶Markov过程及其离散化  151-153
附录B： 攻读博士学位期间的研究工作  153-154

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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