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卫星/捷联惯性组合导航数据处理方法研究

作　者: 李斌
导　师: 董慧颖
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 捷联惯导静基座对准卫星导航组合导航 Kalman滤波
分类号: TN967.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

组合导航数据处理的主要方法是Kalman滤波,通过对捷联惯导和卫星导航系统的误差模型进行研究和分析,选取适当的状态,建立Kalman滤波的状态方程和测量方程,通过5个迭代公式,估计出状态值,然后对惯导系统进行校正,即可实现组合导航。本文首先对捷联惯导算法原理进行研究。熟悉捷联惯导的力学方程编排,研究惯性器件(陀螺和加速度计)的测量原理。对惯性导航算法进行分析仿真。接着研究卫星导航定位测速的算法,星历中开普勒轨道参数的含义,及由星历参数推导卫星实时位置、速度的方法。之后研究Kalman滤波的工作机理,连续线性系统和离散线性系统中的Kalman滤波。给出离散Kalman滤波的迭代方程及连续Kalman滤波的离散化方法,滤波方程中状态变量的选取方法。然后介绍Kalman滤波在捷联惯导初始对准中的应用。推导了捷联惯导静基座的误差模型,并建立状态方程和观测方程,并进行简单的仿真分析。最后推导了捷联惯导误差模型、卫星导航系统误差模型,建立组合导航中Kalman滤波器的模型,对组合导航中的数据处理方法进行了分析研究。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-19
  1.1 无线电导航系统的发展  11-14
  1.2 自主导航系统的发展  14-16
  1.3 组合导航系统  16-17
  1.4 组合导航中的数据处理方法  17-18
  1.5 本文的主要内容  18-19
第2章捷联惯导算法设计  19-38
  2.1 引言  19
  2.2 基本概念  19-24
    2.2.1 坐标系  19-20
    2.2.2 方位系统  20-21
    2.2.3 姿态角及其取向  21
    2.2.4 四元数  21-22
    2.2.5 姿态矩阵及姿态四元数  22-23
    2.2.6 位置矩阵  23-24
  2.3 仿真原理  24-31
    2.3.1 初始化  25-27
    2.3.2 惯导解算  27-31
  2.4 仿真分析  31-37
    2.4.1 轨迹发生器  31-33
    2.4.2 惯性器件仿真  33-34
    2.4.3 结果分析  34-37
  2.5 小结  37-38
第3章卫星导航定位算法  38-49
  3.1 引言  38
  3.2 基本概念  38-41
    3.2.1 开普勒轨道参数  38
    3.2.2 卫星位置描述  38-40
    3.2.3 卫星星历  40
    3.2.4 升交点赤经与升交点经度  40-41
  3.3 卫星导航定位原理  41-42
  3.4 卫星导航仿真中的关键算法  42-48
    3.4.1 求解卫星位置  42-44
    3.4.2 求解卫星速度  44-45
    3.4.3 位置解算  45-47
    3.4.4 速度解算  47-48
  3.5 小结  48-49
第4章 Kalman滤波及其在惯导精对准中的应用  49-58
  4.1 引言  49
  4.2 Kalman滤波原理  49-51
  4.3 捷联惯导静基座精对准  51-57
    4.3.1 误差传播方程  52-55
    4.3.2 仿真分析  55-57
  4.4 小结  57-58
第5章组合导航数据处理方法  58-72
  5.1 引言  58
  5.2 组合方法  58-61
    5.2.1 选择法  58-59
    5.2.2 Kalman滤波法  59-61
  5.3 位置速度组合  61-67
    5.3.1 误差状态方程  61-65
    5.3.2 测量方程  65-67
    5.3.3 系统方程的离散化  67
  5.4 伪距伪距率组合  67-70
    5.4.1 状态方程  67-68
    5.4.2 测量方程  68-70
  5.5 仿真原理  70-71
  5.6 小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-75
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  75-76
致谢  76

卫星/捷联惯性组合导航数据处理方法研究

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