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《基于mems的無人機(jī)gpssins組合導(dǎo)航》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于MEMS的無人機(jī)GPS/SINS組合導(dǎo)航張倩2015年01月中圖分類號(hào)：TP273.5UDC分類號(hào)：621.3基于MEMS的無人機(jī)GPS/SINS組合導(dǎo)航作者姓名張倩學(xué)院名稱自動(dòng)化學(xué)院指導(dǎo)教師李保奎高級(jí)工程師答辯委員會(huì)主席伍清河教授申請學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)控制科學(xué)與工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月TheStudyofUAVGPS/SINSIntegrationNavigationbasedonMEMSCandidateName:QianZhangSchoolorDepartment:SchoolofAutomat
2、ionFacultyMentor:SeniorEngineerBaokuiLiChair,ThesisCommittee:Prof.QingheWuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor:ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January.2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地
3、方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著無人機(jī)的飛速發(fā)展，其對導(dǎo)航系統(tǒng)的要求也日益提高，而結(jié)合全球定位系統(tǒng)GPS和捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)SINS的基于MEMS技術(shù)的組合導(dǎo)航既是現(xiàn)今的主流，也是未來的發(fā)展趨勢，因此需要不斷提升其可靠性和精度。但在實(shí)際中，GPS存在信號(hào)丟失或被干擾的可能，此時(shí)組合導(dǎo)航將無法繼續(xù)工作，為了解決這一
4、問題，本文使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助導(dǎo)航，并對GPS/SINS系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究和分析。首先分析了GPS、SINS各自的組成和特點(diǎn)，并對其工作原理進(jìn)行了研究和推導(dǎo)，包括GPS的測速、定位原理，SINS的比力方程、力學(xué)編排和誤差方程等。在SINS姿態(tài)算法中分析了姿態(tài)解算算法，針對旋轉(zhuǎn)矢量法，考慮圓錐運(yùn)動(dòng)這一惡劣運(yùn)動(dòng)環(huán)境，分別從三個(gè)方向?qū)λ惴ǖ木冗M(jìn)行了提升，包括增加子樣、利用角速率和使用快回路增加角增量更新頻率的方式，推導(dǎo)其對應(yīng)的改進(jìn)算法并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了優(yōu)化改進(jìn)算法具有更高的精度、更小的算法漂移誤差且未增加計(jì)算量，顯示其優(yōu)越性和各自
5、特點(diǎn)，也探討和使用了提高旋轉(zhuǎn)矢量算法精度的幾乎所有思路。使用松耦合方式和開環(huán)間接法設(shè)計(jì)GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，探討了卡爾曼濾波算法的原理和內(nèi)容，推導(dǎo)了卡爾曼濾波（KF）、擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF）三種數(shù)據(jù)融合方式，并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在精度上，GPS/SINS組合導(dǎo)航明顯優(yōu)于SINS、GPS單獨(dú)導(dǎo)航，且應(yīng)用UKF的導(dǎo)航效果更優(yōu)的結(jié)果?？紤]并分析GPS無法正常工作的情況，提出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助的方法，設(shè)計(jì)了此時(shí)的導(dǎo)航工作模式，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠輔助導(dǎo)航系統(tǒng)并保證缺失GPS信號(hào)時(shí)的導(dǎo)航精度，從而提升了導(dǎo)航系
6、統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。關(guān)鍵詞：無人機(jī)；全球定位系統(tǒng)；捷聯(lián)導(dǎo)航系統(tǒng)；組合導(dǎo)航；卡爾曼濾波；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththerapiddevelopmentofunmannedaerialvehicle(UAV),therequirementforthenavigationsystemisalsoincreasingdaybyday,andintegratednavigationmodecombinedwithglobalpositioningsystem(GPS)andstrap-downinertialna
7、vigationsystem(SINS)basedonMEMStechnologyisboththemainstreamofthecurrentanddevelopmenttrendofthefuture,soit’snecessarytoimproveitsreliabilityandaccuracy.Butinpracticalapplications,integratednavigationwillnotbeabletocontinuetoworkbecauseofsignallossandinterference.Inordert
8、osolvethisproblem,thisarticlediscussesthenavigationwiththeaidofBPneuralnetwork,andtheGPS/SINSsys
