自主導(dǎo)航與完好性的研究.pdf

1、隨著技術(shù)的進(jìn)步,原本應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的各種導(dǎo)航技術(shù)已應(yīng)用于民用領(lǐng)域或正在向民用領(lǐng)域推廣。在民用領(lǐng)域,導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要,完好性作為對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)安全性的一種衡量是評(píng)價(jià)一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)。自主導(dǎo)航是一種不借助人工設(shè)置的目標(biāo)和信息源的導(dǎo)航儀器來(lái)引導(dǎo)物體運(yùn)行的導(dǎo)航方法,慣性導(dǎo)航就是一種自主導(dǎo)航,包含慣性導(dǎo)航的組合導(dǎo)航也可以歸于自主導(dǎo)航。
　　導(dǎo)航系統(tǒng)需要獲得測(cè)量信息進(jìn)行導(dǎo)航解算,本文將重點(diǎn)研究如何通過(guò)故障檢測(cè)來(lái)提高導(dǎo)航系統(tǒng)的完好

2、性。
　　首先,對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為了確定運(yùn)動(dòng)物體的初始姿態(tài)要先進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)。初始對(duì)準(zhǔn)包括粗對(duì)準(zhǔn)和精對(duì)準(zhǔn),精對(duì)準(zhǔn)用卡爾曼濾波器估計(jì)粗對(duì)準(zhǔn)的誤差。本文提出了改進(jìn)的精對(duì)準(zhǔn)算法,利用兩個(gè)加速度計(jì)的輸出和陀螺儀的三個(gè)輸出共五個(gè)值作為卡爾曼濾波器的觀測(cè)值。建立數(shù)學(xué)模型模擬陀螺儀和加速度計(jì)的輸出,并搭建了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)仿真平臺(tái),對(duì)改進(jìn)的精對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果顯示改進(jìn)的精對(duì)準(zhǔn)算法提高了對(duì)方位誤差角的估計(jì)精度。

3、　　其次,仿真分析了GPS導(dǎo)航系統(tǒng),并在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)上結(jié)合GPS導(dǎo)航系統(tǒng),分別仿真松組合導(dǎo)航和緊組合導(dǎo)航,對(duì)不同導(dǎo)航系統(tǒng)的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析。搭建的仿真平臺(tái)為之后的故障檢測(cè)研究做鋪墊。
　　然后,對(duì)故障檢測(cè)展開(kāi)研究。首先介紹最優(yōu)奇偶矢量法,它是多故障檢測(cè)的基礎(chǔ),發(fā)現(xiàn)最優(yōu)奇偶矢量法存在缺陷,不同觀測(cè)值中的故障有可能使殘差變小,不利于對(duì)故障的檢測(cè)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,本文提出了改進(jìn)的最優(yōu)奇偶矢量法,仿真比較傳統(tǒng)的方法和改進(jìn)的方法對(duì)

4、故障的檢測(cè)效果,仿真結(jié)果表明改進(jìn)的最優(yōu)奇偶矢量法有效地解決了殘差變小的問(wèn)題。
　　實(shí)際情況中觀測(cè)精度可能不同,仿真比較殘差標(biāo)準(zhǔn)化法和加權(quán)奇偶矢量法對(duì)故障的檢測(cè)效果,分析加權(quán)奇偶矢量法的優(yōu)勢(shì)。另外本文發(fā)現(xiàn),當(dāng)卡爾曼濾波器中待估值的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于觀測(cè)值的個(gè)數(shù)的時(shí)候,無(wú)法使用最優(yōu)奇偶矢量法檢測(cè)觀測(cè)方程中的故障,因此構(gòu)造新的統(tǒng)計(jì)量檢測(cè)其中的故障,仿真驗(yàn)證了新的統(tǒng)計(jì)量對(duì)故障具有較好的檢測(cè)效果。
　　最后,研究在GPS和組合導(dǎo)航系統(tǒng)中引入