基于sinsgps的組合導航系統(tǒng)與濾波算法研究

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1、イ脅才イノスｓｏｕｔｈｃｈｉｎａ軸UniversityofTechn碩士単位沿文基干SINS/GPS的狙合尋航系銃≒濾波算法研究作者姓名曹晟本學科寺並栓淑1技木與自動化裝置指尋教師文J富春副教授所在學院自劫化科學埼工程學院沿文提交日期2016生6′用「

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6、‐ResearchonSINS/GPSIntergratedNavigationSystemandFilteringAlgorithmInvolvedADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：CaoShengjieSuperviso

7、r：A.P.LiufuchunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號：TP273學校代號：10561學號：201420114296華南理工大學碩士學位論文基于SINS/GPS的組合導航系統(tǒng)與濾波算法研究作者姓名：曹晟杰指導教師姓名、職稱：劉富春副教授申請學位級別：碩士學科專業(yè)名稱：檢測技術與自動化裝置研究方向：嵌入式系統(tǒng)與開發(fā)論文提交日期：2016年4月23日論文答辯日期：2016年6月7日學位授予單位：華南理工大學學位授予日期：年月日答辯委員會成員：主席：葛琳委員：魏武裴海龍謝巍婁全勝隼南理工大學學

8、位沿文原elJ性聲明、邦重聲明:所呈交的稔文是本人在早帰的指早下獨立避行研究所=ノ三「尋三:研究成果。除了文中特別加以林注引用的內(nèi)容外,本稔文不包含任七今人或集體己姪友表或撰寫的成果作品。対本文的研究倣出重要貢=冥事三Tl｀人和集體,均己在文中以明碗方式林明。本人完全意沢到本聲明的壬三舌果由本人承擔。儲鶴:擬日期:ツ形年ι月

9、フ日學位沿文版杖使用授杖弔本學位沿文作者完全了解學校有美保留、使用學位沿文的規(guī)定,日「:It生在校攻減學位期同稔文工作的知懼聲枚単位屬隼南理工大學。學校言収保存井向國家有美部「]或機杓送交沿文的夏印件和屯子版,允浄學位l奎文被査同(除在保密

10、期內(nèi)的保密稔文外);學校可以公布學位沿文的全I或部分內(nèi)容,可以允汗采用影印、縮印或其官隻制手段保存、ツE編學位]を文。本人屯子文梢的內(nèi)容和條反稔文的內(nèi)容相一致。本學位稔文屬千:□保密(校保密委員會常定力渉密學位沿文吋同:年月日),子_年_月_日解密后適用本授杖弔。日米保密,同意在校國同上友布,供校內(nèi)帰生和與學校有共享跡波的単位渕覧:同意將本人學位稔文提交中國學木期刊(光盆版)屯子余志社全文出版和編入CNKI《中國知恢資源恵庫》,特播學位稔文的全部或部分內(nèi)容。(清在以上相度方樞內(nèi)打“V")日期:2θ/み、み1フ■9′み、′.17日期咲系地址(含由「編):すふル?チ

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13、づヽ1爾摘要捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)（SINS）具有自主性導航與高機動性的特征，然而在長時間導航過程中會因為誤差累積而出現(xiàn)導航信息發(fā)散的現(xiàn)象。全球定位導航系統(tǒng)（GPS）可以提供持續(xù)的高精度導航信息，但較為容易受到外界干擾而出現(xiàn)信號失效的現(xiàn)象。將兩種系統(tǒng)結合的SINS/GPS組合導航改善了各自子系統(tǒng)的問題，具有較好的導航性能,是組合導航技術的主要形式之一。本文主要對SINS／GPS組合導航系統(tǒng)以及其中涉及到的濾波算法進行研究。首先對捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)進行理論分析，著重研究了不同初始姿態(tài)誤差角下，系統(tǒng)的近似線性模型與實際的非線性模型，并分別建立了相應的捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)誤

14、差方程。其次，本文在松組合模式下分別建立了SINS/GPS組合導航系統(tǒng)線性狀態(tài)方程與非線性狀態(tài)方程，兩者采用同樣的量測方程，然后重點分析相對應的線性卡爾曼濾波算法，以及擴展卡爾曼算法與基于Sigma點的非線性卡爾曼濾波算法，并對幾種組合濾波算法在相應的系統(tǒng)模型下進行了仿真計算與效果對比分析。針對GPS失效時，SINS/GPS組合導航系統(tǒng)導航精度下降的情況，本文采用零速校正算法對組合導航系統(tǒng)進行誤差校正，根據(jù)載體運動情況提出相應的零速檢測算法，實現(xiàn)了一種基于零速校正的組合導航系統(tǒng)綜合濾波算法。在仿真實驗中表明，通過在載體靜止狀態(tài)時對GPS速度觀測值的零值限制有效提

15、高了載體導航精度，抑制了誤差發(fā)散現(xiàn)象。最后，通過實際MEMS實驗平臺對基于零速校正算法的組合導航算法進行實地試驗，對比仿真結果驗證了算法的有效性，證實了算法在工程實現(xiàn)上對組合導航系統(tǒng)導航精度的提升效果。關鍵詞：SINS/GPS組合導航系統(tǒng)；松組合；卡爾曼濾波；Sigma點卡爾曼濾波；零速校正IABSTRACTTheStrapdownInertialNavigationSystem(SINS)bearsthefeaturesofautonomousnavigationandhighmaneuverability,however,thedivergencepheno

16、mennonofthen