基于BDS/SINS的組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-01 14:24
隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的不斷的發(fā)展,導(dǎo)航技術(shù)在人們?nèi)粘I钪袕V泛應(yīng)用,目前全球都在致力于發(fā)展低成本、高精度的導(dǎo)航系統(tǒng)。為了擺脫對(duì)美國(guó)GPS的過(guò)度依賴(lài),研究北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)與捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)組合導(dǎo)航技術(shù),對(duì)BDS在軍事與民用中的推廣應(yīng)用具有一定的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。本文基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng),分別對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)更新算法,北斗衛(wèi)星偽距單點(diǎn)定位算法,以及北斗/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的組合導(dǎo)航信息融合技術(shù)進(jìn)行分析與研究。本文利用模擬軌跡對(duì)這些模型進(jìn)行仿真分析,證明了其有效性和實(shí)用性。本論文的主要研究工作如下:首先簡(jiǎn)要概述了國(guó)內(nèi)外全球?qū)Ш较到y(tǒng)/捷聯(lián)慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航的現(xiàn)狀以及捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用坐標(biāo)系與工作原理。研究了基于等效旋轉(zhuǎn)矢量的姿態(tài)更新算法,將其與相應(yīng)的微分方程結(jié)合,推導(dǎo)出捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的解算算法。通過(guò)MATLAB進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),證明了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的解算誤差隨時(shí)間不斷積累。其次對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述,分析了BDS常見(jiàn)得誤差源及其相應(yīng)改正方法。重點(diǎn)對(duì)北斗衛(wèi)星軌道計(jì)算方法,以及利用偽距與偽距率進(jìn)行定位測(cè)速的算法進(jìn)行分析與研究;同時(shí)利用BDS基站...
【文章來(lái)源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 選題背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的研究現(xiàn)狀
1.2.2 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
1.2.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第2章 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的研究
2.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)概述
2.1.1 常用坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換
2.1.2 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理
2.2 圓錐運(yùn)動(dòng)下的等效旋轉(zhuǎn)矢量算法
2.2.1 等效旋轉(zhuǎn)矢量算法
2.2.2 錐補(bǔ)償算法
2.2.3 算法的性能仿真
2.3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的算法
2.3.1 姿態(tài)更新算法
2.3.2 速度更新算法
2.3.3 位置更新算法
2.4 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差方程
2.4.1 姿態(tài)誤差方程
2.4.2 速度誤差方程
2.4.3 位置誤差方程
2.4.4 慣性傳感器誤差方程
2.5 靜態(tài)慣性導(dǎo)航仿真分析
2.6 本章小結(jié)
第3章 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究
3.1 BDS組成及信號(hào)體制
3.1.1 BDS組成
3.1.2 BDS空間信號(hào)特征
3.2 BDS偽距定位原理測(cè)速原理
3.2.1 BDS偽距測(cè)量
3.2.2 偽距單點(diǎn)定位
3.2.3 速度測(cè)量原理
3.2.4 北斗衛(wèi)星軌道解算
3.3 BDS誤差源及修正方法
3.3.1 衛(wèi)星鐘差
3.3.2 電離層延遲
3.3.3 對(duì)流層延遲
3.3.4 多路徑效應(yīng)的影響
3.4 偽距定位誤差方程
3.5 北斗靜態(tài)單點(diǎn)定位仿真分析
3.6 本章小結(jié)
第4章 組合導(dǎo)航中的信息融合研究與應(yīng)用
4.1 卡爾曼濾波算法
4.2 自適應(yīng)組合算法研究
4.2.1 問(wèn)題的提出
4.2.2 衰減自適應(yīng)記憶濾波
4.2.3 噪聲加權(quán)自適應(yīng)卡爾曼濾波算法
4.2.4 自適應(yīng)組合濾波算法
4.3 BDS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
4.3.1 組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程
4.3.2 組合系統(tǒng)的量測(cè)方程
4.4 仿真分析
4.5 BDS失鎖時(shí)的組合導(dǎo)航濾波算法研究
4.5.1 BDS失鎖時(shí)組合導(dǎo)航系統(tǒng)濾波器結(jié)構(gòu)
4.5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
4.5.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BDS/SINS組合導(dǎo)航
4.5.4 仿真分析
4.6 本章小結(jié)
第5章 基于聯(lián)邦式的BDS/SINS系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1 組合導(dǎo)航濾波器的設(shè)計(jì)
5.2 聯(lián)邦卡爾曼濾波算法設(shè)計(jì)
5.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障檢測(cè)
5.4 基于冗余設(shè)計(jì)的故障檢測(cè)
5.5 仿真分析
5.6 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用前景分析[J]. 潘顏楠,楊鵬. 電子元器件與信息技術(shù). 2019(01)
[2]淺析北斗系統(tǒng)的發(fā)展及通航應(yīng)用[J]. 倪肖晨. 電子世界. 2019(01)
[3]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用前景初探[J]. 張永麗,陳衛(wèi)東,孟婷婷. 價(jià)值工程. 2018(36)
[4]北斗衛(wèi)星民用市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 孫啟明,李栩,王君鵬. 北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版). 2018(01)
[5]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展及其在現(xiàn)代海運(yùn)業(yè)的應(yīng)用[J]. 李先強(qiáng). 世界海運(yùn). 2018(02)
[6]GNSS可用星數(shù)對(duì)GNSS/SINS緊組合系統(tǒng)性能影響分析[J]. 孫兆妍,王新龍,李群生,王盾. 航空兵器. 2017(06)
[7]BDS/GPS組合天頂對(duì)流層延遲估計(jì)的精度分析[J]. 唐龍江,徐愛(ài)功,徐宗秋,李磊. 導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2017(03)
[8]GPS失鎖情況下基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合導(dǎo)航算法研究[J]. 張新民,張維. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2017(03)
[9]BDS精密單點(diǎn)定位殘差分析[J]. 陳泉余,隋立芬,田源,黃名華,范昆飛. 測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(03)
[10]基于殘差χ2檢測(cè)方法的聯(lián)邦卡爾曼濾波[J]. 李騰,周姜濱,劉運(yùn)鵬. 航天控制. 2017(02)
博士論文
[1]中短程捷聯(lián)慣導(dǎo)/GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張百?gòu)?qiáng).中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017
[2]MEMS-SINS/GPS組合導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 崔留爭(zhēng).中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
碩士論文
[1]復(fù)雜地貌環(huán)境下BDS高精度定位算法研究[D]. 韓沖.太原理工大學(xué) 2018
[2]捷聯(lián)慣性/天文組合導(dǎo)航算法研究[D]. 崔少華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于非線性濾波算法的BDS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 王銀杰.鄭州大學(xué) 2018
[4]北斗/INS緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 金傳開(kāi).哈爾濱工程大學(xué) 2018
[5]BDS多路徑誤差特性研究[D]. 馬曉東.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2017
[6]車(chē)載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)研究[D]. 楊明.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[7]縮短非組合BDS中長(zhǎng)基線模糊度初始化時(shí)間的方法研究[D]. 吳風(fēng)波.武漢大學(xué) 2017
[8]北斗軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)與研究[D]. 徐文璞.北京理工大學(xué) 2016
[9]聯(lián)邦濾波算法在INS/GPS/CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中應(yīng)用的研究[D]. 車(chē)寧宇.北京理工大學(xué) 2016
[10]基于制導(dǎo)炮彈的BDS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 翟萌.南京理工大學(xué) 2016
本文編號(hào):3012909
【文章來(lái)源】:蘭州理工大學(xué)甘肅省
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 選題背景及意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航的研究現(xiàn)狀
1.2.2 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
1.2.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第2章 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的研究
2.1 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)概述
2.1.1 常用坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換
2.1.2 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基本原理
2.2 圓錐運(yùn)動(dòng)下的等效旋轉(zhuǎn)矢量算法
2.2.1 等效旋轉(zhuǎn)矢量算法
2.2.2 錐補(bǔ)償算法
2.2.3 算法的性能仿真
2.3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的算法
2.3.1 姿態(tài)更新算法
2.3.2 速度更新算法
2.3.3 位置更新算法
2.4 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差方程
2.4.1 姿態(tài)誤差方程
2.4.2 速度誤差方程
2.4.3 位置誤差方程
2.4.4 慣性傳感器誤差方程
2.5 靜態(tài)慣性導(dǎo)航仿真分析
2.6 本章小結(jié)
第3章 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研究
3.1 BDS組成及信號(hào)體制
3.1.1 BDS組成
3.1.2 BDS空間信號(hào)特征
3.2 BDS偽距定位原理測(cè)速原理
3.2.1 BDS偽距測(cè)量
3.2.2 偽距單點(diǎn)定位
3.2.3 速度測(cè)量原理
3.2.4 北斗衛(wèi)星軌道解算
3.3 BDS誤差源及修正方法
3.3.1 衛(wèi)星鐘差
3.3.2 電離層延遲
3.3.3 對(duì)流層延遲
3.3.4 多路徑效應(yīng)的影響
3.4 偽距定位誤差方程
3.5 北斗靜態(tài)單點(diǎn)定位仿真分析
3.6 本章小結(jié)
第4章 組合導(dǎo)航中的信息融合研究與應(yīng)用
4.1 卡爾曼濾波算法
4.2 自適應(yīng)組合算法研究
4.2.1 問(wèn)題的提出
4.2.2 衰減自適應(yīng)記憶濾波
4.2.3 噪聲加權(quán)自適應(yīng)卡爾曼濾波算法
4.2.4 自適應(yīng)組合濾波算法
4.3 BDS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
4.3.1 組合系統(tǒng)的狀態(tài)方程
4.3.2 組合系統(tǒng)的量測(cè)方程
4.4 仿真分析
4.5 BDS失鎖時(shí)的組合導(dǎo)航濾波算法研究
4.5.1 BDS失鎖時(shí)組合導(dǎo)航系統(tǒng)濾波器結(jié)構(gòu)
4.5.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
4.5.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的BDS/SINS組合導(dǎo)航
4.5.4 仿真分析
4.6 本章小結(jié)
第5章 基于聯(lián)邦式的BDS/SINS系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1 組合導(dǎo)航濾波器的設(shè)計(jì)
5.2 聯(lián)邦卡爾曼濾波算法設(shè)計(jì)
5.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的故障檢測(cè)
5.4 基于冗余設(shè)計(jì)的故障檢測(cè)
5.5 仿真分析
5.6 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用前景分析[J]. 潘顏楠,楊鵬. 電子元器件與信息技術(shù). 2019(01)
[2]淺析北斗系統(tǒng)的發(fā)展及通航應(yīng)用[J]. 倪肖晨. 電子世界. 2019(01)
[3]北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用前景初探[J]. 張永麗,陳衛(wèi)東,孟婷婷. 價(jià)值工程. 2018(36)
[4]北斗衛(wèi)星民用市場(chǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J]. 孫啟明,李栩,王君鵬. 北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版). 2018(01)
[5]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展及其在現(xiàn)代海運(yùn)業(yè)的應(yīng)用[J]. 李先強(qiáng). 世界海運(yùn). 2018(02)
[6]GNSS可用星數(shù)對(duì)GNSS/SINS緊組合系統(tǒng)性能影響分析[J]. 孫兆妍,王新龍,李群生,王盾. 航空兵器. 2017(06)
[7]BDS/GPS組合天頂對(duì)流層延遲估計(jì)的精度分析[J]. 唐龍江,徐愛(ài)功,徐宗秋,李磊. 導(dǎo)航定位學(xué)報(bào). 2017(03)
[8]GPS失鎖情況下基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組合導(dǎo)航算法研究[J]. 張新民,張維. 彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2017(03)
[9]BDS精密單點(diǎn)定位殘差分析[J]. 陳泉余,隋立芬,田源,黃名華,范昆飛. 測(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(03)
[10]基于殘差χ2檢測(cè)方法的聯(lián)邦卡爾曼濾波[J]. 李騰,周姜濱,劉運(yùn)鵬. 航天控制. 2017(02)
博士論文
[1]中短程捷聯(lián)慣導(dǎo)/GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張百?gòu)?qiáng).中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 2017
[2]MEMS-SINS/GPS組合導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 崔留爭(zhēng).中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
碩士論文
[1]復(fù)雜地貌環(huán)境下BDS高精度定位算法研究[D]. 韓沖.太原理工大學(xué) 2018
[2]捷聯(lián)慣性/天文組合導(dǎo)航算法研究[D]. 崔少華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于非線性濾波算法的BDS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 王銀杰.鄭州大學(xué) 2018
[4]北斗/INS緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 金傳開(kāi).哈爾濱工程大學(xué) 2018
[5]BDS多路徑誤差特性研究[D]. 馬曉東.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2017
[6]車(chē)載捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)研究[D]. 楊明.哈爾濱工程大學(xué) 2017
[7]縮短非組合BDS中長(zhǎng)基線模糊度初始化時(shí)間的方法研究[D]. 吳風(fēng)波.武漢大學(xué) 2017
[8]北斗軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)與研究[D]. 徐文璞.北京理工大學(xué) 2016
[9]聯(lián)邦濾波算法在INS/GPS/CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中應(yīng)用的研究[D]. 車(chē)寧宇.北京理工大學(xué) 2016
[10]基于制導(dǎo)炮彈的BDS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 翟萌.南京理工大學(xué) 2016
本文編號(hào):3012909
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