MINS-GPS組合導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法的研究.pdf

1、如何有效地處理多導航傳感器數(shù)據(jù)是當今導航技術中研究的熱點之一,尤其是研究由微小型慣性導航系統(tǒng)(MINS)與其它導航傳感器組成的綜合導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法更是一件有價值的研究課題。本文以MINS/GPS組合導航系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理方法為主要研究內(nèi)容,所做的工作可歸納為如下幾個方面： (1)首先簡要闡明了MINS的基本原理,列出了MINS誤差傳播方程,通過試驗建立了微型壓電振動陀螺儀的隨機誤差數(shù)學模型,并提出應用時間序列的分解方法來分析陀

2、螺儀的隨機誤差特性。 (2)在對MINS系統(tǒng)任務進行分析和合理分配的基礎上,發(fā)展了一種以數(shù)字信號處理器(DSP)為核心器件的多處理器結(jié)構(gòu)的嵌入式導航計算機系統(tǒng)。為了擴大微型慣性測量組合(MIMU)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的動態(tài)范圍和提高MIMU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度,在浮點放大器的基礎上,提出了基于復雜可編程邏輯設計(CPLD)技術的兩級并行A/D轉(zhuǎn)換方案,并采用雙端口RAM緩存數(shù)據(jù)來提高導航處理機數(shù)據(jù)接收速度；為了實現(xiàn)導航處理器與外部設備的信

3、息交換,設計了基于微控制器(MCU)統(tǒng)一管理下的通用串行通訊板,巧妙地利用DSP本身的HPI接口實現(xiàn)了外部導航信息與導航處理機之間的高速數(shù)據(jù)交換。還應用馬爾科夫狀態(tài)圖法,建立了導航計算機可靠性模型,為評定系統(tǒng)的可靠性奠定了基礎。 (3)在基于最優(yōu)估計理論基礎上的MINS/GPS組合導航系統(tǒng),信息融合的效果對微型陀螺儀噪聲和量測噪聲相當敏感。本文研究了自適應橫向濾波器,并提出應用基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應非線性組合濾波器來對陀螺儀信號進

4、行降噪處理；對信息融合中心獲取的外部導航設備測量值,介紹了一種基于檢驗量測新息統(tǒng)計特性的數(shù)據(jù)處理方法。針對其局限性,設計了一種簡便的新息控制器,并在此基礎上首次提出了一種卡爾曼濾波的修正算法,仿真結(jié)果表明該修正算法有效地提高了濾波器的穩(wěn)定性和精度。 (4)進行了MINS/GPS組合導航系統(tǒng)綜合校正數(shù)據(jù)處理方法的研究。根據(jù)MINS的誤差方程,建立了組合導航的在線校正模型,分別設計了Kalman濾波器和H∞濾波器,實現(xiàn)GPS對MIN

5、S的校正。對上述兩種在線濾波處理方法進行了仿真比較,并指出了各自的優(yōu)缺點。 (5)為了獲得最優(yōu)H∞濾波,基于二分法思想,首次提出了一種性能因子在線快速自調(diào)整的H∞濾波器,計算機仿真效果良好,為H∞濾波器更好的走向工程應用開辟了新的途徑。 (6)在系統(tǒng)模型參數(shù)和噪聲統(tǒng)計特性不確定的情況下,H∞濾波器是一個很有價值的狀態(tài)估計器。針對集中式H∞濾波的局限性,研究了分散式H∞濾波方法,并首次將該方法應用在MINS中,實現(xiàn)了對載體