SINS/DVL组合导航滤波算法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyt0821
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
SINS/DVL组合导航系统是以捷联惯性导航(SINS)作为主导航系统,多普勒测速系统(DVL)作为辅助测量的导航系统,并通过滤波技术来达到期望的导航精度。课题针对导航系统的输出信息存在周期振荡及误差累积两个问题,分别在线性及非线性SINS/DVL组合导航系统的滤波中引入阻尼及后向平滑原理,对系统阻尼状态下的Kalman滤波和后向平滑CKF滤波算法进行研究。论文首先对惯性导航系统及捷联惯导的基础知识和基本工作原理进行了介绍及详细推导,建立SINS的线性误差方程。为了抑制导航系统输出信息的周期震荡,引入阻尼概念,分析阻尼状态下的捷联惯性导航原理,建立阻尼惯导误差方程。并对多普勒测速仪(DVL)的工作原理进行理论推导,建立DVL测速误差方程。其次,对于线性SINS/DVL组合导航系统,针对系统输出信息误差随着时间累积并振荡的双重问题,提出阻尼Kalman滤波方法,建立阻尼滤波的状态矩阵和量测矩阵模型,并进行系统仿真。结果表明,本文提出的阻尼滤波可在一定程度上有效抑制系统输出误差的周期振荡,且与基本的Kalman滤波相比,导航输出的信息误差精度更高,稳定性更强。最后,由于在实际工程中环境比较恶劣,且系统存在多种误差源,使导航系统的导航坐标系与“平台”坐标系间存在较大的姿态误差角,导致系统的误差模型存在明显的非线性特征,因此需要对非线性SINS/DVL组合导航系统的滤波算法进行研究。课题在基本CKF滤波基础上,引入后向平滑原理,此原理是将滤波后的量进行递归推导,系统通过前向滤波已除去大部分误差,若将平滑递归后的值重新当做滤波的初始值则可有效提高滤波精度,因此论文提出后向平滑CKF滤波算法,并对此滤波算法进行理论推导和系统仿真。结果表明,与基本CKF滤波相比,所提算法滤波估计精度更高。因为滤波算法仅仅会使导航系统的位置误差及速度误差得到较大改善,但对姿态误差的影响较小,而阻尼恰恰是提高系统姿态误差精度的有效方法且又可抑制导航输出信息中的周期震荡。因此提出系统阻尼状态下的后向平滑CKF滤波方法,并对系统进行仿真。结果表明,此方法不仅可以有效提高导航系统输出信息误差的精度并可有效抑制误差的周期振荡。
其他文献
随着Web2.0时代的到来,在线知识社区(Online Knowledge Community,OKC)作为用户进行知识交换的一个大规模协作平台,一方面以其自组织形式促进着客观知识体系的构建,另一方面
目的:为了解人胃癌组织中ESRP1及E-cadherin的表达情况,并分析其表达与胃癌临床病理特征以及预后的关系,进一步探索ESRP1及E-cadherin在胃癌发生发展过程中所起的作用及可能
地掷球运动对于中国来讲是一项古老而又年轻的新兴体育项目,自1984年引入以来,虽然是非奥运项目,但历经三十余年的发展,在广大体育工作者的努力下,地掷球运动不但没有逐步消
机器人是一种高端智能的机电设备,该领域的发展水平是衡量一个国家综合制造能力的重要指标。水下机器人的视景仿真关键技术的研究也是该领域的一个重要研究方向。本课题是以
为了获得逼真的3D音频效果,可以通过增加声道数量实现多声道数字音频系统。但是,声道数的增加伴随着音频数据量的增加,在存储容量有限,传输带宽受限的情况下,必然会降低对3D
Z=28-40核区的核吸引了很多实验和理论家的注意。实验发现这一核区的Sr、Y和Zr核的低激发态能级可以被球形壳模型很好的解释,但是在轻质量的Br和Kr核却发现集体性很强,当N,Z
随着云计算的快速发展,分布式集群系统也被广泛应用,发展云计算技术已经成为我国重要的经济和科技发展战略之一,研究和发展云计算技术并将原有信息化数据向云计算平台迁移,是
随着数字化时代的到来,人们对三维技术在音视频中的应用提出了更高的要求,3D音频的出现使得传统的双声道单层面立体声音场已不能满足大众的需求。但随着音频信号中声道数量的
随着海洋工程的日渐发展,动力定位系统(Dynamic Positioning System)如今已经成为一些海上作业船舶必不可少的支持系统,应用于船舶的定点作业、海底管道、电缆铺设、海上救助
在固态系统中寻找拓扑非平庸的量子态一直是凝聚态物理中的前沿热门问题。对于电子这样的费米子体系,拓扑非平庸的边缘态已经在理论上广泛研究,并且在实验中也观测到了其存在