發(fā)布時間：2017-10-24 12:13

  本文關(guān)鍵詞：基于地籍測量過程的慣性定位技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 地籍測量 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng) 可觀測度 H~2/H~∞濾波 UKF-KF濾波

【摘要】：衛(wèi)星定位、全站儀等多技術(shù)相結(jié)合的常規(guī)測量方法普遍存在著環(huán)境依賴度高及低效率等缺陷。本文利用實際地籍測量過程低動態(tài)和“隨停隨測隨走”的特點,將對環(huán)境依賴度低、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單易維護且自主性強的捷聯(lián)慣性定位技術(shù)應(yīng)用于地籍測量。針對捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)誤差累積的問題,提出充分利用地籍測量過程中的各種特殊測量點,結(jié)合引入的H2/H∞濾波和UKF-KF濾波方法,對捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和慣性傳感器誤差進行估計和補償,進而獲得地籍測量待測點的高精度定位信息。本文的主要研究工作包括以下三個方面：1、闡述了捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)在地籍測量中應(yīng)用的基本原理。對捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)在純慣性工作狀態(tài)下的定位性能進行分析；結(jié)合行進間測量過程中系統(tǒng)運動的特點,對用于捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)姿態(tài)解算的四元數(shù)微分方程計算方法進行改進,給出了不同的四元數(shù)更新算法對系統(tǒng)最終定位性能的影響；推導(dǎo)了捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)的誤差方程。2、對特殊測量點在地籍測量中的使用策略進行了研究。詳細推導(dǎo)了捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)在各特殊測量點處的系統(tǒng)狀態(tài)方程和觀測方程；在建立捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,采用基于奇異值分解的可觀測度分析方法對不同特殊測量點處系統(tǒng)狀態(tài)量的可觀測情況進行分析；利用卡爾曼濾波算法對不同特殊測量點處系統(tǒng)狀態(tài)的估計效果進行數(shù)學(xué)仿真驗證；結(jié)合可觀測性分析結(jié)論和卡爾曼濾波仿真結(jié)果,給出了特殊測量點在地籍測量中的使用策略。3、對H2/H∞濾波和UKF-KF濾波在地籍測量中的應(yīng)用進行了研究。針對標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波方法在系統(tǒng)模型精確性差或者系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計特性未知時,存在估計精度下降甚至出現(xiàn)濾波發(fā)散,難以滿足地籍測量高精度定位要求的問題,引入了一種基于非線性映射的估計加權(quán)H2/H∞濾波算法,并以零速修正點為例對其在地籍測量中應(yīng)用的適用性進行了驗證；結(jié)合地籍測量的實際情況,為提高測量工作效率,建立了位置已知點處非線性誤差模型,并對模型進行了適當(dāng)簡化,針對常規(guī)UKF濾波方法存在計算量較大的問題,基于混合動態(tài)濾波思想,引入UKF-KF濾波方法進行位置已知點處系統(tǒng)狀態(tài)的估計和補償。通過數(shù)學(xué)仿真實驗和半物理仿真實驗,驗證了本文給出的特殊測量點使用策略及地籍測量實用濾波方法是正確、有效的。
【關(guān)鍵詞】：地籍測量 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng) 可觀測度 H~2/H~∞濾波 UKF-KF濾波
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P271
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 論文背景及意義8-11
• 1.1.1 地籍測量的概念及意義8
• 1.1.2 地籍測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀8-11
• 1.2 慣性測量技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用11-13
• 1.2.1 慣性測量技術(shù)發(fā)展歷史11
• 1.2.2 慣性測量技術(shù)研究現(xiàn)狀及其在地籍測量中的應(yīng)用11-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排13-15
• 第二章 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)在地籍測量中應(yīng)用的基本原理15-35
• 2.1 常用坐標(biāo)系及其變換關(guān)系15-18
• 2.1.1 常用坐標(biāo)系介紹15-16
• 2.1.2 常用坐標(biāo)系間的變換關(guān)系16-18
• 2.2 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)的力學(xué)編排及定位性能仿真分析18-23
• 2.2.1 姿態(tài)更新算法18-21
• 2.2.2 速度更新算法21
• 2.2.3 位置更新算法21
• 2.2.4 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)純慣性工作狀態(tài)下定位性能仿真分析21-23
• 2.3 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)四元數(shù)微分方程計算方法的改進23-30
• 2.3.1 四階龍格-庫塔法求解四元數(shù)微分方程23-24
• 2.3.2 三階泰勒展開遞推法求解四元數(shù)微分方程24-26
• 2.3.3 不同四元數(shù)更新算法對系統(tǒng)定位性能影響的仿真分析26-30
• 2.4 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)誤差方程30-34
• 2.4.1 慣性傳感器誤差模型30-32
• 2.4.2 捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)誤差模型32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第三章 特殊測量點在地籍測量中的使用策略研究35-65
• 3.1 離散系統(tǒng)卡爾曼濾波基本原理36-37
• 3.1.1 離散系統(tǒng)卡爾曼濾波基本方程36-37
• 3.1.2 連續(xù)系統(tǒng)離散化37
• 3.2 不同特殊測量點處捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型研究37-43
• 3.2.1 不同特殊測量點處捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)狀態(tài)方程37-39
• 3.2.2 不同特殊測量點處捷聯(lián)慣性測量系統(tǒng)觀測方程39-43
• 3.3 不同特殊測量點處系統(tǒng)狀態(tài)變量可觀測度分析43-53
• 3.3.1 系統(tǒng)狀態(tài)變量可觀測度分析的奇異值方法43-46
• 3.3.2 不同特殊測量點處系統(tǒng)狀態(tài)變量可觀測度分析結(jié)果46-53
• 3.4 不同特殊測量點處系統(tǒng)狀態(tài)變量估計效果仿真分析53-63
• 3.4.1 坐標(biāo)已知點處系統(tǒng)狀態(tài)變量估計效果仿真分析53-55
• 3.4.2 零速修正點處系統(tǒng)狀態(tài)變量估計效果仿真分析55-58
• 3.4.3 調(diào)平修正點處系統(tǒng)狀態(tài)變量估計效果仿真分析58-60
• 3.4.4 位置已知點處系統(tǒng)狀態(tài)變量估計效果仿真分析60-63
• 3.5 特殊測量點在地籍測量中的使用策略研究63-64
• 3.6 本章小結(jié)64-65
• 第四章 H~2/H~∞波和UKF-KF濾波在地籍測量中的應(yīng)用研究65-87
• 4.1 H~2/H~∞-濾波在地籍測量中的應(yīng)用研究65-72
• 4.1.1 H~∞-濾波算法65-67
• 4.1.2 KF性能評價的量化指標(biāo)和性能評價方法67-68
• 4.1.3 基于非線性映射的估計加權(quán)H~2/H~∞濾波算法68-69
• 4.1.4 H~2/H~∞濾波算法在地籍測量中應(yīng)用的仿真分析69-72
• 4.2 UKF-KF濾波在地籍測量位置已知點處的應(yīng)用研究72-86
• 4.2.1 基于歐拉平臺誤差角的位置已知點處系統(tǒng)非線性誤差模型推導(dǎo)73-75
• 4.2.2 位置已知點處系統(tǒng)非線性誤差模型的簡化75-77
• 4.2.3 位置已知點處混合動態(tài)濾波數(shù)學(xué)模型研究77-79
• 4.2.4 UKF濾波算法基本原理79-81
• 4.2.5 UKF-KF濾波及其在位置已知點處的應(yīng)用81-86
• 4.3 本章小結(jié)86-87
• 第五章 基于地籍測量過程的慣性定位技術(shù)實驗驗證87-102
• 5.1 實驗系統(tǒng)介紹及實驗數(shù)據(jù)預(yù)處理87-90
• 5.1.1 實驗系統(tǒng)介紹87
• 5.1.2 實驗數(shù)據(jù)預(yù)處理87-90
• 5.2 特殊測量點使用策略半物理仿真驗證90-98
• 5.2.1 坐標(biāo)已知點半物理仿真結(jié)果90-92
• 5.2.2 零速修正點半物理仿真結(jié)果92-94
• 5.2.3 調(diào)平修正點半物理仿真結(jié)果94-96
• 5.2.4 位置已知點半物理仿真結(jié)果96-98
• 5.3 UKF-KF濾波在地籍測量中應(yīng)用的半物理仿真驗證98-101
• 5.4 本章小結(jié)101-102
• 第六章 總結(jié)與展望102-103
• 參考文獻103-106
• 致謝106-107
• 碩士期間研究成果及論文發(fā)表情況107

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 儲海榮;段鎮(zhèn);賈宏光;郭立紅;張躍;;捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差模型與仿真[J];光學(xué)精密工程;2009年11期

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本文編號：1088706