MINS-GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法的研究.pdf

1、如何有效地處理多導(dǎo)航傳感器數(shù)據(jù)是當(dāng)今導(dǎo)航技術(shù)中研究的熱點(diǎn)之一,尤其是研究由微小型慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(MINS)與其它導(dǎo)航傳感器組成的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法更是一件有價(jià)值的研究課題。本文以MINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理方法為主要研究?jī)?nèi)容,所做的工作可歸納為如下幾個(gè)方面： (1)首先簡(jiǎn)要闡明了MINS的基本原理,列出了MINS誤差傳播方程,通過試驗(yàn)建立了微型壓電振動(dòng)陀螺儀的隨機(jī)誤差數(shù)學(xué)模型,并提出應(yīng)用時(shí)間序列的分解方法來分析陀

2、螺儀的隨機(jī)誤差特性。 (2)在對(duì)MINS系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行分析和合理分配的基礎(chǔ)上,發(fā)展了一種以數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)為核心器件的多處理器結(jié)構(gòu)的嵌入式導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了擴(kuò)大微型慣性測(cè)量組合(MIMU)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和提高M(jìn)IMU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度,在浮點(diǎn)放大器的基礎(chǔ)上,提出了基于復(fù)雜可編程邏輯設(shè)計(jì)(CPLD)技術(shù)的兩級(jí)并行A/D轉(zhuǎn)換方案,并采用雙端口RAM緩存數(shù)據(jù)來提高導(dǎo)航處理機(jī)數(shù)據(jù)接收速度；為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航處理器與外部設(shè)備的信

3、息交換,設(shè)計(jì)了基于微控制器(MCU)統(tǒng)一管理下的通用串行通訊板,巧妙地利用DSP本身的HPI接口實(shí)現(xiàn)了外部導(dǎo)航信息與導(dǎo)航處理機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)交換。還應(yīng)用馬爾科夫狀態(tài)圖法,建立了導(dǎo)航計(jì)算機(jī)可靠性模型,為評(píng)定系統(tǒng)的可靠性奠定了基礎(chǔ)。 (3)在基于最優(yōu)估計(jì)理論基礎(chǔ)上的MINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng),信息融合的效果對(duì)微型陀螺儀噪聲和量測(cè)噪聲相當(dāng)敏感。本文研究了自適應(yīng)橫向?yàn)V波器,并提出應(yīng)用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)非線性組合濾波器來對(duì)陀螺儀信號(hào)進(jìn)

4、行降噪處理；對(duì)信息融合中心獲取的外部導(dǎo)航設(shè)備測(cè)量值,介紹了一種基于檢驗(yàn)量測(cè)新息統(tǒng)計(jì)特性的數(shù)據(jù)處理方法。針對(duì)其局限性,設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)便的新息控制器,并在此基礎(chǔ)上首次提出了一種卡爾曼濾波的修正算法,仿真結(jié)果表明該修正算法有效地提高了濾波器的穩(wěn)定性和精度。 (4)進(jìn)行了MINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)綜合校正數(shù)據(jù)處理方法的研究。根據(jù)MINS的誤差方程,建立了組合導(dǎo)航的在線校正模型,分別設(shè)計(jì)了Kalman濾波器和H∞濾波器,實(shí)現(xiàn)GPS對(duì)MIN

5、S的校正。對(duì)上述兩種在線濾波處理方法進(jìn)行了仿真比較,并指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 (5)為了獲得最優(yōu)H∞濾波,基于二分法思想,首次提出了一種性能因子在線快速自調(diào)整的H∞濾波器,計(jì)算機(jī)仿真效果良好,為H∞濾波器更好的走向工程應(yīng)用開辟了新的途徑。 (6)在系統(tǒng)模型參數(shù)和噪聲統(tǒng)計(jì)特性不確定的情況下,H∞濾波器是一個(gè)很有價(jià)值的狀態(tài)估計(jì)器。針對(duì)集中式H∞濾波的局限性,研究了分散式H∞濾波方法,并首次將該方法應(yīng)用在MINS中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)載體