發(fā)布時(shí)間：2022-10-21 19:20

　　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... 

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
第1章 緒論
    1.1 無人機(jī)簡介
        1.1.1 無人機(jī)發(fā)展簡介
        1.1.2 無人機(jī)導(dǎo)航裝置簡介
    1.2 課題研究目的與意義
    1.3 研究現(xiàn)狀與趨勢
    1.4 論文內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第2章 導(dǎo)航定位系統(tǒng)
    2.1 組合導(dǎo)航方案
        2.1.1 無人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)
        2.1.2 導(dǎo)航算法設(shè)計(jì)
    2.2 GPS 全球定位系統(tǒng)
        2.2.1 GPS 的系統(tǒng)組成
        2.2.2 GPS 的工作原理
    2.3 INS 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
        2.3.1 導(dǎo)航坐標(biāo)系
        2.3.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的比力方程
        2.3.3 SINS 的力學(xué)編排
        2.3.4 SINS 的誤差方程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 SINS 姿態(tài)解算
    3.1 姿態(tài)更新典型算法
        3.1.1 四元數(shù)法
        3.1.2 等效旋轉(zhuǎn)矢量法
    3.2 優(yōu)化與改進(jìn)算法
        3.2.1 圓錐運(yùn)動(dòng)
        3.2.2 增加子樣算法
        3.2.3 基于角速率改進(jìn)算法
        3.2.4 雙回路迭代算法
    3.3 姿態(tài)更新算法仿真及比較
        3.3.1 圓錐運(yùn)動(dòng)對姿態(tài)算法的影響
        3.3.2 典型姿態(tài)算法
        3.3.3 改進(jìn)姿態(tài)算法
    3.4 本章小結(jié)
第4章 GPS/SINS 組合導(dǎo)航
    4.1 GPS/SINS 組合
        4.1.1 組合方式
        4.1.2 狀態(tài)估計(jì)
    4.2 卡爾曼濾波
        4.2.1 線性離散卡曼濾波
        4.2.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）
        4.2.3 無跡卡爾曼濾波（UKF）
    4.3 仿真實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 GPS 信號缺失時(shí)的組合導(dǎo)航
    5.1 GPS 信號缺失的實(shí)際問題
    5.2 引入 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航
        5.2.1 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        5.2.2 工作原理
    5.3 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)預(yù)測
        5.3.1 40S信號缺失
        5.3.2 100S信號缺失
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]捷聯(lián)姿態(tài)解算五子樣等效旋轉(zhuǎn)矢量算法研究[J]. 靳聰,趙修斌,許云達(dá),胡奕明.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2014(29)
[2]無人機(jī)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 常于敏.  電子技術(shù)與軟件工程. 2014(01)
[3]無人機(jī)發(fā)展綜述[J]. 景巖.  才智. 2013(16)
[4]GNSS全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展概況及最新進(jìn)展[J]. 紀(jì)龍蟄,單慶曉.  全球定位系統(tǒng). 2012(05)
[5]基于ANFIS神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GPS/INS組合導(dǎo)航信息融合[J]. 劉卓凡,楊凱,王加詳,劉玉廣.  計(jì)算機(jī)測量與控制. 2012(08)
[6]基于性能評估的INS/RADIO組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[J]. 曹剛,辛格.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2011(31)
[7]未來無人機(jī)發(fā)展趨勢初探[J]. 李軍.  硅谷. 2011(05)
[8]淺論無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域及前景[J]. 李磊,熊濤,胡湘陽,熊俊.  地理空間信息. 2010(05)
[9]捷聯(lián)慣導(dǎo)四子樣旋轉(zhuǎn)矢量姿態(tài)更新算法[J]. 張澤,段廣仁.  控制工程. 2010(03)
[10]無人機(jī)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 胡中華,趙敏.  航空科學(xué)技術(shù). 2009(04)

碩士論文
[1]基于MEMS的小型無人機(jī)飛控系統(tǒng)研究[D]. 雍斌.南京理工大學(xué) 2014
[2]GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用研究[D]. 張曉亮.南京理工大學(xué) 2013
[3]GPS/INS組合導(dǎo)航定位定向系統(tǒng)研究[D]. 李廣.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[4]GPS接收機(jī)接收模塊的研究與VLSI實(shí)現(xiàn)[D]. 姜華.上海交通大學(xué) 2008



本文編號：3696229