捷联惯导和组合导航的仿真研究

发布时间：2017-06-06 19:04

  本文关键词：捷联惯导和组合导航的仿真研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 捷联式惯性导航系统(SINS)是目前惯性导航技术的主要发展方向。它与平台式惯性导航系统相比具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等诸多优点。但单一的捷联式惯性导航系统存在固有缺陷,其导航误差会随时间迅速积累,而导致导航功能失效。组合导航系统的出现为解决此问题提供了很好的方法,尤其是基于SINS和GPS的组合导航已经普遍应用于导航领域并且得到了充分的发展。 本文研究了捷联式惯性导航系统初始对准的基本原理,讨论了粗对准阶段和精对准阶段的实现方法。研究了基于四元数法的载体姿态算法和载体的位置、速度算法。在MATLAB/SIMULINK环境下,实现了捷联惯导系统的功能仿真。根据实际惯导系统的特点,设计了仿真系统的四个主要模块：载体轨迹生成模块、惯性元器件模块、卡尔曼滤波器模块和捷联解算模块。按照惯导系统实际工作流程,进行了初始对准过程和导航解算过程的仿真。结果显示,捷联惯导系统的导航参数短时间内精度较高,但误差随时间快速积累而导致系统精度迅速降低,长时间工作后便无法满足导航精度要求。 针对单一捷联式惯性导航系统无法进行长时间精确导航的难题,讨论了组合导航系统的实现方法。分析了SINS/GPS组合导航系统工作原理,研究了工程中较为实用的基于位置、速度组合的松散组合模式,并采用反馈校正的间接法实现卡尔曼滤波,建立了系统的量测方程和状态方程。在MATLAB环境下,实现了该组合导航系统的仿真。结果显示,该种组合导航系统充分发挥了两种导航方式的优势,有效地克服了捷联式惯导系统误差随时间发散现象,明显提高了导航系统性能。
【关键词】：捷联惯导 组合导航 系统仿真 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：V249.322
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 导航系统概述7
• 1.2 惯性导航系统原理7-9
• 1.3 捷联式惯性导航系统发展概况9-10
• 1.4 论文的主要工作及组织结构10-11
• 1.4.1 论文的主要工作10-11
• 1.4.2 论文的组织结构11
• 1.5 本章小结11-13
• 第二章 捷联惯性导航系统原理13-19
• 2.1 常用坐标系说明13-14
• 2.2 坐标系之间的转换关系14-16
• 2.3 地球几何参数说明16-17
• 2.4 捷联式惯导系统基本工作原理17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 捷联式惯性导航系统的算法研究19-39
• 3.1 捷联惯导系统的初始对准19-27
• 3.1.1 初始对准概述19
• 3.1.2 粗对准阶段19-21
• 3.1.3 精对准阶段21-27
• 3.2 姿态算法分析27-32
• 3.3 速度的计算32-35
• 3.4 位置的计算35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 捷联惯导系统的仿真研究39-55
• 4.1 基于MATLAB的捷联惯导系统仿真39-40
• 4.2 载体轨迹生成模块40-43
• 4.2.1 载体姿态数据生成40-41
• 4.2.2 载体轨迹数据生成41-43
• 4.3 惯性元器件仿真模块43-47
• 4.3.1 陀螺仪仿真器43-45
• 4.3.2 加速度计仿真器45-47
• 4.4 捷联惯导解算模块47-49
• 4.5 捷联惯导系统仿真过程49-53
• 4.5.1 捷联惯导初始对准49-52
• 4.5.2 导航过程52-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第五章 组合导航系统的仿真研究55-71
• 5.1 组合导航技术概述55-57
• 5.2 SINS/GPS组合导航技术研究57-61
• 5.2.1 GPS导航技术57-59
• 5.2.2 SINS/GPS组合导航方式研究59-61
• 5.3 SINS/GPS组合导航算法研究61-68
• 5.3.1 状态和量测的选取61-63
• 5.3.2 系统状态方程建立63-67
• 5.3.3 系统量测方程建立67-68
• 5.4 仿真分析68-69
• 5.5 本章小结69-71
• 结束语71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间的研究成果79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李晖;赵艳;;基于SINS的车辆导航系统性能增强算法研究[J];微计算机信息;2012年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 曹长虹;城市轨道交通列车定位方法研究[D];兰州理工大学;2011年

2 赵艳;自主导航滤波算法研究[D];沈阳工业大学;2012年

3 焦书红;组合导航系统故障诊断综合决策方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

4 郭航航;地形联测车组合导航系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 李明月;高精度捷联式惯性导航系统校准与补偿方法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

  本文关键词：捷联惯导和组合导航的仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：427223