高动态下SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的仿真平台研究

【摘要】随着世界各国军事现代化建设步伐越来越快,各类先进武器设备的动态性能越来越高,如何解决高动态条件下的导航定位问题已经成为各国科学家关注的焦点问题。鉴于捷联惯性导航系统(SINS)和卫星导航系统(以GPS为主导)的误差模型具有良好的互补优势,二者的有效组合可以同时克服SINS误差随时间积累和GPS易受外界环境干扰的缺点,因而成为解决高动态条件下实时、连续和精确定位问题的有效途径。受国家自然科学基金项目资助,本文对SINS/GPS超紧耦合组合导航系统的仿真平台进行了深入研究,其中研究工作主要包括下面几个部分：1.鉴于真实的高动态数据不易获得以及理论研究需要,开发了基于载体高动态运动轨迹的惯性测量器件(IMU)信号仿真器和GPS中频数字信号仿真器。针对IMU信号仿真器,提出了由姿态、位置信息逆向解算IMU数据的方法,分别建立陀螺仪和加速度计的数学模型,并对其误差模型进行了详细分析。针对GPS中频信号仿真器,对GPS信号结构进行了简要分析,建立了相应的信号传输数学模型,结合卫星星历信息和载体高动态运动信息,对相关用户定义参数和误差模型进行了仿真,灵活的参数设置便于进行算法性能分析与误差分析。2.针对热噪声和动态应力误差在载波跟踪环路中的相互制约关系,在详细推导了卫星信号跟踪参数、I/Q信号和载体位置、速度信息的关系基础上,设计了惯导速度信息辅助接收机载波跟踪环路,并提出了一种环路带宽优化算法。辅助跟踪环路利用惯导速度信息估算卫星信号的多普勒频移,可以很大程度上消除跟踪环路中的动态应力误差,同时,跟踪环路的真实带宽变小,滤除外界噪声的能力加强,跟踪环路的性能得到提高。环路带宽优化算法根据各种噪声与带宽的关系,确定最优带宽值使相位误差达到最小,使跟踪环路的跟踪性能保持在最佳状态。3.基于矢量跟踪环路的超紧耦合组合导航系统设计。与传统的标量式跟踪环路不同,矢量跟踪环路充分利用了各通道间数据的相关性,处理高动态信号和弱信号的能力加强。针对超紧耦合组合导航系统矢量跟踪环路中各子系统间的数据融合问题,提出了基于无迹卡尔曼滤波的分布式滤波器设计,包括跟踪环路信号参数估计的从滤器设计和基于伪距、伪距率组合模型的主滤波器设计。文章最后对超紧耦合组合导航系统的仿真平台进行了设计,通过对仿真信号和采集的真实数据进行处理,验证了本文设计的系统模型和算法的有效性。
【作者】石小龙；
【导师】马龙华；吴铁军；
【作者基本信息】浙江大学，控制科学与工程，2014，硕士
【关键词】高动态；超紧耦合组合导航；高动态信号仿真；惯导辅助跟踪；矢量跟踪；信息融合；

【参考文献】
[1]胡佃鹏.对纪录片栏目《远方的家》的研究[D].南昌大学,新闻与传播（专业学位）,2014,硕士.
[2]陈强.社会变革中的孟子人伦思想[D].安徽大学,社会学,2013,硕士.
[3]贾传峰.基于工业CT的不同受力模式下沥青混合料破坏特性研究[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[4]刘立志.决策支持系统中数据展现的设计与实现[D].中南大学,2004.
[5]朱康.基于多尺度几何变换的遥感图像融合方法研究[D].湖南师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[6]郑瀚.机器视觉技术的胶囊识别技术[D].广西科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[7]张智饶.和谐社会视阈下中国特色社会工作的研究[D].渤海大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2014,硕士.
[8]潘晓东,叶剑,邹胜勇,王勇.疏港公路抛石路堤软土地基沉降分析研究[J].浙江工业大学学报,2013,04:464-467+472.
[9]黄江平.基于Lucene的桌面搜索引擎的研究与应用[D].浙江理工大学,计算机技术,2012,硕士.
[10]顾伟超.钢表面电弧喷铝感应重熔及微弧氧化研究[D].燕山大学,材料学,2004,硕士.
[11]洪军,崔彦锋,毕小龙,司风琪,徐治皋.机组在线运行优化系统及实时目标工况的确定[J].电力系统自动化,2007,06:86-90.
[12]刘福恒.射麻五子汤治疗支气管哮喘慢性持续期（冷哮）的临床研究[D].黑龙江中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[13]董振红.农村信用社法人机构EVA绩效评价研究[D].山东财经大学,会计学,2013,硕士.
[14]胡铁巍.高校后勤实行企业化管理研究[D].天津师范大学,2004.
[15]牛永防.新疆南疆高校大学生思想政治教育研究[D].喀什师范学院,思想政治教育,2014,硕士.
[16]潘林峰,曹振洲,程衍富.有质量手性费米子的势垒隧穿[J].中南民族大学学报(自然科学版),2014,03:65-69+79.
[17]张俊.国际船舶融资租赁若干法律问题研究[D].浙江大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[18]黄可.当代国际动画的多元化对推动中国动画创作的研究[D].陕西科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[19]耿云明.创伤性颅脑损伤后垂体前叶激素的动态变化及临床意义[D].大连医科大学,外科学,2012,硕士.
[20]韦婷婷.乙肝肝硬化致上消化道出血1例报告并文献复习[D].兰州大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[21]王轶群.多资源单处理器及多核系统上节能调度问题的研究[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[22]白丽.成吉思汗政治伦理思想研究[D].内蒙古科技大学,思想政治教育,2014,硕士.
[23]王慧芳.梁启超文学观的二维性研究[D].牡丹江师范学院,文艺学,2012,硕士.
[24]刘江.纯镁超声微弧氧化—多种复合处理生物涂层的研究[D].佳木斯大学,材料学,2014,硕士.
[25]王强.多媒体教室运行服务平台的研究与实现[D].浙江工业大学,计算机技术,2012,硕士.
[26]王增伟.双组份室温固化水性环氧树脂涂料的研究[D].湖南大学,应用化学,2011,硕士.
[27]邢清华,刘付显.一种基于模糊密度动态调节的融合目标识别方法[J].控制与决策,2009,05:777-780.
[28]王嘉兴.Sirtuins与肝细胞癌预后及浸润性γδT细胞功能缺陷的关系研究[D].复旦大学,外科学,2013,博士.
[29]罗甜.壳寡糖对载脂蛋白E基因敲除小鼠动脉粥样硬化影响及其机制的研究[D].泰山医学院,病理学与病理生理学,2012,硕士.
[30]张静雯.我国汽车金融业发展问题研究[D].吉林大学,金融学,2014,硕士.
[31]周欣.江西省高速公路收费所站管理用房设计研究[D].南昌大学,建筑设计及理论,2012,硕士.
[32]曹源.高速铁路列车运行控制系统的形式化建模与验证方法研究[D].北京交通大学,2011.
[33]张亮.数字社区网络中的细粒度访问控制模型[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2012,硕士.
[34]孙胜亮.改进的MCMC算法在估计IRT模型参数中的应用[D].西南大学,概率论与数理统计,2013,硕士.
[35]林晶晶,饶晓晓,党改红.砌体在建筑更新中的应用探索[J].山西建筑,2014,05:109-110.
[36]吕政,刘勇,王钦.中国生产性服务业发展的战略选择——基于产业互动的研究视角[J].中国工业经济,2006,08:5-12.
[37]姚璐.粉丝媒体的偶像塑造[D].苏州大学,新闻学,2014,硕士.
[38]刘媛媛.基于多源SAR数据的时间序列InSAR地表形变监测研究[D].长安大学,摄影测量与遥感,2014,硕士.
[39]毕冬艳.W-型双势阱中量子遂道效应的研究[D].陕西师范大学,光学,2004,硕士.
[40]林智声,戴宁怡,黄民聪,韩英铎.DVR的不平衡浪涌和过电压控制[J].电力系统自动化,2005,20:39-43.
[41]窦跃丹.我国银行贷款业务的会计避险研究[D].首都经济贸易大学,会计学,2004,硕士.
[42]郭文勇,赵彩宏,张志丰,肖立业,欧阳弈.用于超导储能系统的多电平电流调节器[J].电力系统自动化,2007,18:66-71.
[43]张龙新,王松涛,阮国辉,王仲奇.间隙流动对低反动度跨声速转子气动性能影响[J].推进技术,2015,04:1.
[44]隋晓艳.慢性胃炎内镜和病理诊断的临床分析[D].大连医科大学,消化内科,2012,硕士.
[45]闫澜锋.10kV三芯电缆温度场分布特性及导体温度计算的仿真与实验研究[D].华南理工大学,电气工程,2012,硕士.
[46]秦俊.基于瞬态电流的时域电源分配网络分析与设计[D].西安电子科技大学,电路与系统,2013,硕士.
[47]刘晓佳.贵州省承接产业转移的行业选择研究[D].贵州财经大学,国民经济学,2013,硕士.
[48]李晓庆.居住小区入口景观的人性化设计研究[D].中南林业科技大学,园林植物与观赏园艺,2013,硕士.
[49]卫玮.1040例妇科门诊患者HPV感染状况分析[D].广西医科大学,妇产科学（专业学位）,2013,硕士.
[50]马炎.亮氨酸补充改善高脂大鼠胰岛素抵抗及胰岛素信号通路的相关机制研究[D].华中科技大学,营养与食品卫生学,2013,硕士.