偏振光-地磁-GPS-SINS組合導(dǎo)航算法研究.pdf

1、高精度、高可靠性和低成本是組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)，如何將多個(gè)較低精度的導(dǎo)航信息源進(jìn)行融合，是設(shè)計(jì)出具有較強(qiáng)魯棒性的、高精度的組合導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。本文主要在綜合研究現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)性能以及信息融合理論的基礎(chǔ)上，以高空無人偵察機(jī)適用的導(dǎo)航系統(tǒng)為背景，設(shè)計(jì)了偏振光/地磁/GPS/SINS組合導(dǎo)航算法。
　　在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中往往使用多種采樣頻率不同的傳感器。本論文首先對(duì)聯(lián)邦卡爾曼濾波的融合策略進(jìn)行改進(jìn)，給出了一種適合于多采樣系統(tǒng)的融合

2、策略，又針對(duì)不同子濾波器的狀態(tài)維數(shù)可能不同的情況，給出了“局部狀態(tài)壓縮”和“局部狀態(tài)擴(kuò)展”的方法。并應(yīng)用所給出的濾波算法進(jìn)行了仿真。
　　為提高GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)姿態(tài)誤差的觀測(cè)能力，本論文利用偏振光和地磁來增強(qiáng)系統(tǒng)的姿態(tài)測(cè)量性能。闡述了利用偏振光進(jìn)行姿態(tài)觀測(cè)的基本原理，推導(dǎo)了偏振光對(duì)平臺(tái)誤差的觀測(cè)方程。論文提出了一種偏振光/地磁/GPS/SINS組合導(dǎo)航方法，并進(jìn)行了與GPS/SINS組合導(dǎo)航對(duì)比的仿真研究。結(jié)果表明，

3、該方法具有穩(wěn)定的姿態(tài)誤差修正能力。
　　為了提高偏振光/地磁/GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的容錯(cuò)性，論文的最后一部分對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)容錯(cuò)性設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了研究，重點(diǎn)研究了針對(duì)局部濾波器量測(cè)數(shù)據(jù)有效性的2χ檢驗(yàn)法。論文研究了量測(cè)量存在野值情況下的故障檢測(cè)與診斷，并基于殘差2χ檢驗(yàn)法設(shè)計(jì)了偏振光/地磁/GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)局部濾波器故障檢測(cè)隔離與重構(gòu)的容錯(cuò)算法。仿真結(jié)果表明，該算法有效地避免了因野值而造成的系統(tǒng)虛警，提高了組合導(dǎo)航