基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究

发布时间：2017-03-17 07:00

  本文关键词：基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：初始对准是捷联惯导系统的一项关键技术,在很大程度上决定了系统的工作精度和快速反应能力。对捷联惯导系统而言,当初始失调角较大,而阵风等外部干扰因素又较强时,对准精度显著下降,基于失准角均为小角度假设建立的线性对准模型已不能准确描述系统的误差传播特性,传统的卡尔曼滤波算法也不能满足对准精度的要求。因此研究大失准角下的非线性对准技术对于捷联惯导系统十分必要。 本文首先针对大失准角的非线性系统,通过推导捷联惯导系统的误差方程,并考虑陀螺仪的随机漂移误差和加速度计的随机偏差,建立方位大失准角情况下的非线性对准模型:其次通过对非线性鲁棒扩展卡尔曼滤波算法的仿真研究,提出目前常用的非线性鲁棒扩展卡尔曼滤波算法在实际应用中所存在的发散问题,并分析归纳该算法导致滤波发散的主要原因,根据实际模型简化滤波算法,减少滤波计算量;然后,针对非线性鲁棒扩展卡尔曼滤波自适应能力强但易发散的特点,将文献[1]所提出的改进型的Sage-Husa自适应噪声估计算法推广到非线性系统,探讨了一种既保证滤波的精度又提高自适应能力的改进型非线性自适应卡尔曼滤波;最后,将扩展卡尔曼滤波、非线性强跟踪自适应滤波、非线性鲁棒扩展卡尔曼滤波和改进型非线性自适应滤波应用于捷联惯导系统的非线性对准中,分析不同滤波器在噪声误差和模型误差条件下,对水平失准角和方位失准角滤波精度的影响。仿真结果表明,改进型非线性自适应卡尔曼滤波可有效的抑制滤波发散,对先验噪声统计特性和系统数学模型依赖小,具有较大范围的自适应能力,可大大提高对准精度,满足捷联惯导系统的非线性对准需要,适用于更一般的工程要求。
【关键词】：捷联惯导系统 初始对准 非线性 卡尔曼滤波 自适应滤波
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：V249.322
【目录】：

• 第一章 绪论7-13
• 1.1 选题背景7-8
• 1.2 卡尔曼滤波及自适应滤波理论简介8-11
• 1.3 初始对准技术的发展11
• 1.4 主要研究工作11-13
• 第二章 捷联惯导系统的初始对准技术13-20
• 2.1 概述13-14
• 2.2 捷联惯性导航系统的初始对准技术14-20
• 2.2.1 粗对准15-19
• 2.2.2 精对准19-20
• 第三章 卡尔曼滤波理论20-31
• 3.1 常规卡尔曼滤波器20-25
• 3.1.1 连续系统的卡尔曼滤波算法21-22
• 3.1.2 离散系统的卡尔曼滤波算法22-25
• 3.2 扩展卡尔曼滤波器25-31
• 3.2.1 概述25-27
• 3.2.2 扩展卡尔曼滤波算法27-31
• 第四章 自适应卡尔曼滤波技术31-47
• 4.1 自适应卡尔曼滤波器的背景31-32
• 4.2 强跟踪自适应滤波器32-35
• 4.2.1 线性强跟踪自适应滤波器32-34
• 4.2.2 非线性强跟踪自适应滤波器34-35
• 4.3 非线性系统的鲁棒扩展卡尔曼滤波器35-42
• 4.3.1 Sage-Husa自适应滤波算法35-37
• 4.3.2 虚拟噪声补偿技术37-39
• 4.3.3 非线性系统的鲁棒扩展卡尔曼滤波算法39-42
• 4.4 改进型非线性自适应卡尔曼滤波器42-47
• 4.4.1 改进型非线性自适应卡尔曼滤波器的背景42-45
• 4.4.2 改进型非线性自适应卡尔曼滤波算法45-47
• 第五章 基于大失准角下非线性对准模型的建立47-53
• 5.1 系统模型48-51
• 5.1.1 速度误差模型48-49
• 5.1.2 失准角模型49-50
• 5.1.3 捷联惯导系统惯性器件的误差模型50-51
• 5.2 量测模型51-52
• 5.3 非线性系统的对准模型52-53
• 第六章 卡尔曼滤波算法在非线性对准中的仿真分析53-65
• 6.1 噪声误差条件下的仿真与分析54-58
• 6.2 模型误差条件下的仿真与分析58-63
• 6.3 小结63-65
• 第七章 总结65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 西北工业大学学位论文知识产权声明书73
• 西北工业大学学位论文原创性声明73

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 田宠;王兴亮;卢艳娥;;一种改进的自适应指数加权衰减记忆滤波算法[J];武汉理工大学学报;2011年11期

2 田宠;王兴亮;卢艳娥;;GPS定位中2种自适应滤波的组合算法[J];现代防御技术;2012年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 杨帅;高精度陀螺仪测定地球自转参数的理论与方法研究[D];长安大学;2011年

2 董明;捷联惯性导航误差模型与初始对准技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年

3 张共愿;粒子滤波算法及其在惯性导航系统中的应用[D];西北工业大学;2007年

4 贺海鸥;强阵风作用下弹体上捷联式惯导系统的初始对准技术研究[D];西北工业大学;2007年

5 肖刚;无人机飞行数据采集与模型辨识[D];西北工业大学;2007年

6 周媛媛;基于非线性模型的组合导航滤波算法研究[D];上海交通大学;2008年

7 宋杰;组合导航滤波扩散及检测研究[D];昆明理工大学;2012年

8 袁曼飞;基于卡尔曼滤波的GAT磁悬浮陀螺全站仪数据处理及分析研究[D];长安大学;2012年

  本文关键词：基于自适应卡尔曼滤波的捷联惯导非线性对准技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252483