井下捷聯(lián)慣導(dǎo)定位系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)濾波應(yīng)用研究.pdf

1、煤炭能源在我國(guó)占有舉足輕重的地位，但煤礦井下的安全條件相對(duì)薄弱。針對(duì)現(xiàn)有井下定位系統(tǒng)并不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地向求援人員提供位置信息以及運(yùn)行軌跡，在發(fā)生重大事故時(shí)往往致使救援人員錯(cuò)失最佳救援時(shí)機(jī)。鑒于此，對(duì)井下定位系統(tǒng)進(jìn)行改善已經(jīng)迫在眉睫。
　　具有自主導(dǎo)航功能的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能夠不受井下復(fù)雜環(huán)境的干擾，提高人員或設(shè)備導(dǎo)航數(shù)據(jù)的精度。因此為了改善定位質(zhì)量本文將捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)引入煤礦井下。初始對(duì)準(zhǔn)精度的高低對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位精度具有

2、舉足輕重的影響。故本文重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)一種合理的適用于煤礦井下復(fù)雜環(huán)境的初始對(duì)準(zhǔn)濾波算法，在減少計(jì)算量與濾波發(fā)散的同時(shí)最大限度地提高初始對(duì)準(zhǔn)的精度，保證定位的準(zhǔn)確性。
　　結(jié)合煤礦井下的具體應(yīng)用環(huán)境，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)線性卡爾曼濾波以及EKF(Extended Kalman Filter)算法等幾種應(yīng)用于捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)濾波算法的研究、分析和比較，得出的運(yùn)用適應(yīng)性更強(qiáng)的非線性濾波UKF(Unscented Kalman Filter

3、)算法能夠使得濾波精度更高，收斂速度更快。針對(duì)煤礦井下噪聲的非高斯分布、位置隨機(jī)誤差以及外部干擾等不確定因素，對(duì)UKF進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并且在引入閉環(huán)濾波系統(tǒng)，降低算法計(jì)算量的同時(shí)，減少了濾波的發(fā)散，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。本文通過(guò)對(duì)初始對(duì)準(zhǔn)濾波算法和捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差的優(yōu)化和相互融合，完成捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)校正。在論文中對(duì)傳統(tǒng)線性卡爾曼濾波、EKF和優(yōu)化改進(jìn)的UKF進(jìn)行仿真對(duì)比，驗(yàn)證了優(yōu)化改進(jìn)的UKF算法在非線性條件下的實(shí)