学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

地磁辅助惯性组合导航系统技术研究

作　者: 段本印
导　师: 马广程
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与控制工程
关键词: 组合导航地磁场模型卡尔曼滤波粒子滤波容错设计
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 0次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

地磁辅助惯性组合导航具有完全自主、全天时、全地域、无源性和无辐射等优点，是一种新型的、有着巨大军事潜力的组合导航方式，在航空、航天和航海等领域具有广泛的应用前景。地磁辅助惯性组合导航的应用必须突破地磁场建模、组合导航系统滤波、故障诊断与容错设计等关键技术。针对这些问题，本文对以下内容进行了深入的研究。首先给出了惯性导航系统的力学编排和误差源模型。然后研究了地球地磁场模型，分析了地磁场的场源和地磁场要素，并在此基础上对国际地磁参考场模型做了进一步的分析和仿真，为建立系统的观测模型提供了理论依据。研究了组合导航系统的滤波算法设计。首先给出了惯性导航系统的状态方程，结合位置误差模型和地磁场强度矢量误差模型构建了观测方程，在此基础上建立了组合导航系统的状态空间模型。然后给出了基于扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波和无迹粒子滤波的三种组合导航滤波方法，并对其进行了分析、仿真和比较。结果表明扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波算法简单，运算速度快，滤波精度适中，但是由于受到高斯分布条件的约束，适用范围受到限制；而无迹粒子滤波算法的滤波精度高，无过多的约束条件，适用范围广，但运算量大，实时性较差，不适用于对实时性要求较高的场合。研究了组合导航系统的故障检测和容错设计问题，给出了一种基于新息正交性质的无迹粒子滤波算法，最后通过仿真验证了该算法的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景与研究意义  8
  1.2 国内外研究现状及分析  8-12
    1.2.1 地磁导航国外研究现状  10-11
    1.2.2 地磁导航国内研究现状  11-12
  1.3 本文主要研究内容  12-13
第2章地磁辅助惯性组合导航的基础  13-25
  2.1 引言  13
  2.2 基本坐标系  13-14
  2.3 惯性导航基础  14-19
    2.3.1 惯性导航系统的基本原理  14-15
    2.3.2 指北方位系统的力学编排  15-17
    2.3.3 惯性导航系统误差源模型  17-19
  2.4 地磁导航基础  19-24
    2.4.1 地磁场  19
    2.4.2 地磁场要素  19-20
    2.4.3 国际地磁参考场模型  20-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章地磁辅助惯性组合导航的滤波算法研究  25-39
  3.1 引言  25
  3.2 卡尔曼滤波算法  25-29
    3.2.1 卡尔曼滤波的基本方程  25-27
    3.2.2 无迹卡尔曼滤波  27-29
  3.3 粒子滤波算法  29-38
    3.3.1 贝叶斯估计  29-32
    3.3.2 序贯蒙特卡罗方法  32-37
    3.3.3 无迹粒子滤波  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章地磁辅助惯性组合导航的仿真分析  39-53
  4.1 引言  39
  4.2 地磁辅助惯性组合导航的模型  39-44
    4.2.1 地磁辅助惯性组合导航的状态方程  39-41
    4.2.2 地磁辅助惯性组合导航的观测方程  41-44
  4.3 地磁辅助惯性组合导航的仿真与分析  44-52
    4.3.1 仿真参数的设置  44-45
    4.3.2 仿真结果和分析  45-52
  4.4 本章小结  52-53
第5章组合导航系统的故障检测和容错设计  53-60
  5.1 引言  53
  5.2 基于新息χ 2检验的故障检测  53-54
  5.3 基于新息正交性质的UPF容错滤波设计  54-57
  5.4 容错滤波算法仿真分析  57-59
  5.5 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

地磁辅助惯性组合导航系统技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文