一、捷联惯导系统初始对准滤波技术研究(论文文献综述)
景立博[1](2021)在《捷联惯导系统自对准技术研究》文中指出
刘其铭[2](2021)在《基于双惯导的水下机器人定位导航技术的研究与实现》文中研究表明水下机器人已经广泛的应用于诸多领域,能够代替人类完成探测检修任务,是海洋探索、河流水利工程检修、险情处置的重要工具,这不仅保障了相关人员的生命安全,也拓展了任务可实施的深度和广度。高精度的定位导航系统是水下机器人完成相关任务的生要前提,目前一些中小型机器人采,用GPS浮标和惯导结合的导航方式,但在有些GPS信号较差的场合,需要惯导系统短时、短距离的独立工作,如何提高惯导系统的导航精度是研究重点。本文在已有的应用于水体水质调查和水下建筑物巡检的水下机器人平台上,采用两套MEMS惯性传感器,开展基于双惯导的水下机器人定位导航技术研究,包括双惯导定位导航系统电子硬件设计、双惯导信息融合算法研究和定位导航系统软件开发等工作。首先介绍捷联惯导技术的基本原理,根据本文采用的导航坐标系选择合适的载体坐标系。着重分析惯导系统误差来源,建立捷联惯导系统的误差模型,作为双惯导信息融合建模的理论基础。根据本文中水下机器人总体硬件体系结构,以及双惯导定位导航系统设计要求,对惯性器件进行选型和性能分析,研制了双惯导传感模块,包括硬件电路和软件程序的设计。针对MEMS陀螺仪无法感知地球自转速度,无法采用传统的陀螺仪结合加速度计初始对准方法,本文采用了磁强计辅助加速度计的惯导系统粗对准方法。为了提高水下机器人定位导航精度,重点介绍基于卡尔曼滤波器的双惯导数据融合方法。根据捷联惯导系统误差模型,选择适合双惯导系统的状态空间模型,分别设计系统的状态方程和量测方程,详细说明了卡尔曼滤波器反馈校正的过程,最后通过陆上动态实验证明系统模型设计的合理性和正确性。对应于机器人总体硬件体系结构,提出了水下机器人软件设计方案,采用基于ROS的双惯导水下机器人定位导航节点设计,增加了双惯导串口节点和定位导航节点程序,完善了人机交互节点程序设计。为了方便水下机器人软件使用和未来功能提升,配置了多节点启动文件。优化了操作人员监控界面,使导航信息接入监控界面并完成显示。搭建安装了双惯导导航系统的水下机器人平台,完成水池实验,通过多组实验证明,双惯导导航系统相较于单惯导系统在实际路轨迹偏差和各误差方面都有所改善,基于双惯导的定位导航系统基本满足水下机器人局部定位的要求。
张远飞[3](2021)在《基于非线性滤波的SINS大方位失准角初始对准方法》文中指出捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)是一种推算式的导航方法。初始对准是SINS的关键技术之一,其对准精度直接影响导航的精度。SINS存在惯性传感器随机误差、系统不确定噪声、建模误差、环境扰动等问题,仍使用小失准角处理,会使估计状态的精度下滑。因此,本文针对大方位失准角的情况,设计一类非线性滤波方法,并应用于SINS大方位失准角的初始对准。本文的主要工作及创新点如下:针对扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)线性化导致估计精度变差的问题,提出了一种基于迭代EKF的SINS大方位失准角初始对准算法。迭代EKF算法使用k+1时刻的状态估值代替k时刻的状态估值并对非线性方程重新线性化,从而减少EKF由于忽略非线性函数的高阶项带来的截断误差。在大方位失准角的情况下,通过使用计算得到的状态估值代替前一时刻的值进行多步迭代,进一步提高了大方位失准角下的惯导对准精度,迭代扩展卡尔曼滤波算法比传统扩展卡尔曼滤波器的稳定性更好、对准精度更高。针对方位失准角较大且系统噪声方差未知的问题,提出了一种基于自适应平滑变结构滤波的SINS大方位失准角初始对准方法。滤波器使用新息的自适应估计方法在线估计观测噪声方差矩阵,充分利用现时的测量数据,实时辨别系统的噪声方差和观测噪声方差,减少了系统的计算量,缩短了系统的对准时间。当SINS的噪声方差未知时,自适应平滑变结构滤波器相比EKF可以较好地解决参数以及模型不确定性问题,且方位失准角的估计精度比EKF的精度更高。针对SINS模型中噪声统计特性未知且方位失准角过大的问题,提出了一种粒子滤波和平滑变结构滤波相结合的滤波器。由于大方位失准角下的SINS误差模型不再是线性的,且状态变量的维数较大,单独使用平滑变结构滤波需将其线性化,而粒子滤波维数越大其运行效率越低,因此将系统的状态向量分为两个部分。对速度和陀螺加计误差进行平滑变结构滤波器滤波,三个姿态角误差使用粒子滤波算法。此组合滤波器不仅保留了粒子滤波可应用于非线性非高斯系统的优点,也避免了平滑变结构滤波线性化的过程。该滤波算法比PF的运行效率更高,在系统噪声非高斯且系统突变等情况下,此滤波较EKF更加具有抗干扰能力。在静基座大方位失准角的基础上,通过无人机中的惯性传感器采集得到其静止数据,对本文所提出的非线性滤波算法进行仿真验证,结果表明其可以改善SINS的对准精度和实时性能。
吴刚[4](2020)在《基于捷联惯导的采煤机运行姿态高精度感知理论与技术研究》文中认为智能化开采是我国煤炭工业发展的需求和必然方向,基于三维空间尺度的采煤机运行姿态是实现智能化开采的必需性基础信息。采煤机运行姿态的精确感知不仅能为探知、预测智能化工作面的生产状态提供途径,而且能为采煤机自主调高、记忆割煤等智能控制过程提供基础信息。已有工作初步实现了采煤机的定位定姿,但感知精度尚还欠缺,实时精确的采煤机运行姿态信息缺失长期阻碍了国内外综采工作面智能化发展。本文即针对此问题,引入捷联惯导技术,结合实验测试、误差补偿算法优化及单轴旋转调制等方法,以采煤机“惯性测量组件误差补偿——系统误差补偿算法——单轴旋转调制”为研究主线,围绕惯性导航应用于采煤机运行姿态高精度感知时的元件级、系统级与捷联惯导级三个层面进行深入研究,以期提高采煤机运行姿态的感知精度,为综采工作面的生产状态预测及采煤机智能化控制提供理论基础与技术参考。本文从捷联惯导基本原理出发,构建了采煤机运行姿态的实时解算算法,建立了能够求解SINS系统状态最优估计卡尔曼滤波方程组。针对捷联惯导系统长航时的积累误差难以得到有效修正的缺陷,明确了捷联惯导系统主要误差项包括:惯性敏感器误差、初始对准误差及安装误差,并对主要误差项进行了逐一补偿。针对采煤机的强振动坏境对捷联惯导系统精度的影响,建立了采煤机振动力学模型,仿真获取了采煤机整机的振动响应特征,有效抑制了采煤机振动引起的圆锥误差与划船误差。在无法进一步提升惯性敏感器精度的条件下,提出了旋转调制误差自补偿技术,建立了实际转位机构的旋转模型,揭示了不同单轴旋转调制方案误差传播特性。基于不同单轴旋转调制方案的仿真结果,优选了最佳的旋转调制方案,推导了四位置转停时间与转位机构角加速度和调制角速度有关的表达式,理论证明了该方案可以完全消除陀螺仪零偏漂移的影响。设计了单轴旋转误差调制实验方案,研究设定了最佳的旋转调制参数,验证了单轴旋转调制能够有效提高惯导系统的姿态感知精度。研究了采煤机运行姿态感知的现场应用情况,误差补偿后的定位误差为补偿前的17%,航向角误差为补偿前的75%,采煤机运行姿态感知精度得到了显着提高。本文提供了较为全面的提高井下采煤机运行姿态感知精度的理论与方法,不仅有助于充实综采工作面智能化感知的研究成果,而且可为综采工作面的生产状态预测及井下开采设备智能化控制提供理论参考与技术借鉴,最终为综采工作面智能化的发展做出贡献。该论文有图115幅,表15个,参考文献128篇。
黄奕程[5](2020)在《光纤陀螺捷联惯导关键技术研究》文中认为近年来,随着惯性导航技术的发展,光纤陀螺捷联惯导以其强大的泛用性受到了惯性导航领域专家与学者们的广泛关注。本文以光纤陀螺捷联惯导为背景,对捷联惯导从制作到应用的关键技术展开了深入的研究。论文主要内容包括以下几个方面:第一,完成了一种通用型光纤陀螺捷联惯导方案的设计。根据光纤陀螺与石英挠性加速度计的工作原理与接口特性,以“DSP+FPGA”作为导航计算机主板,分析了传统的DSP单核驱动架构,基于当前方案在运算效率分配与实时性上的不足,提出了一种双核驱动架构。定义了捷联惯导工作的常用坐标系,调研了导航解算基本方程,分析并选用了合适的导航算法,将其移植进入了导航计算机主板,完成了捷联惯导原理样机的搭建。第二,对捷联惯导标定技术进行了研究。调研了传统的分立式标定与系统级标定方法,分析了其各有的优势与缺点。基于现有标定方法的不足,提出了一种基于模观测与重力矢量观测的新型标定方法,该方法对误差激励分析较为容易,标定路径易于工程实现,解决了转台不精确或者无转台情况下的标定问题。对新方法进行了仿真验证,并利用光纤陀螺捷联惯导进行了三轴转台测试,证实了该方法的有效性与优越性。第三,对捷联惯导初始对准技术进行了研究。简介了传统的解析粗对准与精对准方案与经典的基于多矢量定姿QUEST算法的对准方案。针对构建惯性系参考矢量需要精确纬度信息的问题,对无纬度信息条件下的对准进行了详细的研究,推导了一种平滑的纬度求解方案。针对无纬度信息条件下的对准,研究了基于矢量操作的对准算法,针对该方法中地轴矢量解算不够精确的问题,提出了一种基于梯度下降的求解方案,通过了仿真与实验证明,该方法优于传统的解算方案。论文的研究成果具有一定的工程实用价值与理论指导意义。
李冰洋[6](2020)在《多信息融合的捷联惯导初始对准技术研究》文中提出现代战争对于武器系统的打击精度要求越来越高,弹道修正、末端敏感等弹药灵巧化技术逐步成为研究热点。捷联式惯性导航具有体积小、易集成、抗干扰能力强等优点,在弹药灵巧化改进方面被广泛应用。但是灵巧弹药在发射时会受到高转速、高过载等环境的影响,无法进行惯导的地面静基座初始对准。针对这一问题,本文研究了融合地磁测量信息、弹道信息和卫星信息的捷联惯导初始对准方法,主要研究内容如下:以二维弹道修正弹为对象,首先建立相关数学模型,研究了导航信息的解算算法以及系统的姿态、速度、位置误差方程。然后依据惯性测量元件的模拟数据对捷联惯导解算算法进行仿真,验证了算法的可行性。在静基座条件下,首先对粗对准方法进行了研究,然后通过分析惯性元件的误差,将加速度计零偏和陀螺漂移加入到系统的状态量,设计了卡尔曼滤波精对准对准方法,并对其进行仿真分析。仿真结果表明静基座条件下的初始对准中,水平失准角的收敛速度较快,而方位失准角的收敛速度则比较慢。通过对地磁测姿方法的半实物仿真,验证了地磁滚转角信息的可用性;然后对外弹道参数进行仿真计算,得到弹体的俯仰角与偏航角;最后将上述辅助信息与捷联惯导计算结果的差值作为观测量输入卡尔曼滤波器,完成信息融合初始对准。仿真结果显示,与自对准相比,信息融合的对准方法在对准精度和速度上都有所提高。弹箭在飞行过程中,随着时间的积累,捷联惯导解算会产生累计误差,需要在卫星定位后重新进行动态对准。传统的动态对准方法,采用速度/位置匹配的对准方法,该方法对准速度慢,而且方位陀螺的可观测性较差,导致对准精度降低。本文利用卫星的速度信息计算得到弹体的俯仰角和偏航角,利用地磁信息提供滚转角,在传统的速度/位置匹配法的基础上,将三个姿态角信息加入观测量,提高了系统的可观测性,使得动态对准速度更快、精度更高。
祁艺[7](2020)在《单轴旋转调制惯导系统自适应对准方法研究》文中提出旋转调制技术是捷联惯性导航系统(SINS)的一种系统级误差补偿技术,能够有效提高系统的对准精度和导航精度,但该系统本质上依然是积分系统,也就是说各个导航参数的误差仍然会随时间累积。而精对准作为进入导航的必经阶段,其精度是影响导航精度的直接因素,通过引入卫星导航系统(GNSS)作为辅助系统可有效提升对准精度。针对Kalman滤波局限性和对环境不适应性,以及GNSS信号丢失或数据异常的问题,提出了一种模糊多因子自适应滤波算法。论文围绕以单轴旋转调制SINS为主的组合系统自适应对准算法进行了研究,主要研究内容如下:(1)研究了单轴旋转调制捷联惯性导航系统的基本理论,推导了系统的姿态误差方程、速度误差方程和位置误差方程,并根据陀螺和加速度计的常值误差、标度因数误差和安装误差传播规律,推导并分析了单轴旋转系统对上述误差的调制机理。(2)针对对准异常的情况,研究了用以识别该情况的姿态角误差阈值设置方法,进一步提升对准结果的可靠性;同时,研究了时间序列预测技术的基本原理和常用模型及其参数估计方法,依据建立的时间序列模型的预测值进行Kalman滤波,确保GNSS在失效时系统也能推进对准过程,并进行仿真分析。仿真结果表明AR模型和ARMA模型能在GNSS失效的一段时间内保证对准精度,进一步提高系统的抗干扰性。(3)针对Kalman滤波局限性的问题,把模糊自适应算法用于SINS精对准中,将Sage-Husa时变估计器作为参考信息的同时,根据新息对观测噪声协方差矩阵进行实时调整,过程中保证观测量的每个通道独立计算自适应因子,通过仿真验证了模糊多因子自适应滤波算法的可行性和有效性。(4)利用单轴旋转调制捷联惯性导航系统的实验样机,进行了在不同环境和不同运动状态下的多组导航实验,包括三轴转台实验、车载实验、水中潜器湖试与海试实验。实验表明,较Kalman滤波而言,模糊多因子自适应算法最终导航精度提升了4.9%~61.8%,并且即使在Sage-Husa自适应算法效果不佳时,仍能达到相对最优的对准精度和导航精度,验证了所提出算法对各种不同环境的适应性和有效性。
王振华[8](2020)在《传递对准中主惯导误差分析及处理方法研究》文中进行了进一步梳理在计算机技术和惯导理论快速发展的二十一世纪,捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,简称SINS)的优越性逐步体现,其通过把惯性测量元件(IMU,陀螺仪和加表)与载体固连,因而省去实体机电平台等结构。目前对于传递对准的研究主要是体现在非刚体运动产生的挠曲变形和杆臂补偿问题,通常把主惯导当成高精度无误差的,进而来完成主子惯导信息传递。考虑到载体航行过程中,主惯导会进行阻尼切换而出现动态超调,进而会引起对准失真。目前的研究,主要是通过对阻尼网络的处理来完成平滑切换。考虑到若在主惯导的参数指标中给出速度误差和姿态误差的指标,这样就可以把主惯导误差直接引入到量测信息,来进行仿真分析。本文拟对动态超调引起的卡尔曼滤波器(kalman filter,简称KF)量测误差进行自适应处理,再通过对卡尔曼滤波数据融合过程进行改进,来提高对准速度。本课题首先对研究背景以及惯导基本理论进行了说明。在惯导系统基础上,对捷联惯导系统传递对准姿态误差、速度误差以及位置误差方程进行了建立,并对加表和陀螺仪误差进行建模。介绍了离散性卡尔曼滤波基本方程,并对速度加姿态匹配方式下的传递对准状态方程和量测方程进行建模。接着对惯导系统阻尼问题进行理论分析并仿真验证。通过对周期振荡误差产生机理的分析,来说明给系统加入阻尼网络的必要性,以及对两种基本阻尼网络的选取进行了理论说明。详细分析了因载体机动和阻尼切换引起的超调误差以及影响外速度阻尼超调误差的因素。基于此,对主惯导系统不同阻尼状态之间的切换以及外速度常值误差的变化对系统输出的影响进行仿真,并引入卡方检测技术,对因主惯导动态超调造成的卡尔曼滤波量测误差问题进行检测。最后通过对常规自适应滤波的分析,引入了对量测量的优选算法,并将主惯导动态超调误差的峰值引入量测,来对传递对准失准角进行仿真分析。鉴于量测误差发生到被处理浪费了一段时间,提出数据复用的思想来提高状态量收敛速度。通过将正逆向循环解算与卡尔曼滤波过程进行数据融合,即将正逆向循环解算加入到每一个点的解算(即每一次的惯导解算)中,来对失准角进行估计。通过对常规传递对准和改进后的快速对准算法进行对比仿真,来观察状态量估计误差的收敛情况。
于晓雪[9](2020)在《车载光纤捷联惯导的快速对准关键技术研究》文中进行了进一步梳理惯导系统研究的重点是提高初始对准的性能。特别是在军用领域中,精度高,抗干扰强,反应迅速的导航装备是现代高科技战争对其的必然要求。本文的研究目标是缩短车载捷联惯导系统的初始对准时间,最终实现的对准性能指标是:对准精度优于0.06°/cosФ时,对准时间少于5min。主要研究工作包括以下几方面:1.对捷联惯导系统的方程、姿态更新算法及误差方程进行了推导。2.给出了定位定向组件的硬件电路设计,包括导航计算机的电路方案的设计和核心处理电路的设计。3.对车载晃动基座情况下的干扰信号进行了分析,说明了车载晃动基座情况下进行对准预滤波的必要性,然后对最小二乘拟合、FIR、IIR滤波、小波对准预滤波方法进行了理论分析,通过比较,选定了EMD滤波进行预滤波方法研究。为解决EMD端点效应和模态混叠问题,基于极值点的相关性来抑制端点效应,基于奇异值分解抑制模态混叠,改进了EMD滤波方法。进行车载对准实验,采集车载基座下惯性仪器的输出数据,对其进行滤波,验证改进后的预滤波方案的有效性,设计的EMD预滤波方案有利于本课题后续的快速对准方法的进行。4.对三种粗对准方法的对准误差进行了推导和分析,最后针对本文的车载晃动基座实际应用情况,选择凝固惯性系粗对准作为粗对准方案。5.考虑到方位大失准角情况下的快速对准,建立了非线性误差方程。分析比较了几种非线性滤波精对准方法的收敛速度和计算量,选择UKF滤波精对准作为非线性快速对准的优选方案。并针对UKF算法计算量大的缺点进行改进,对UKF算法进行改进,利用非线性模型的条件线性特性,减少无迹变换过程中的Sigma样本点,以此降低其计算量。并进行了仿真实验,仿真实验证明精对准方案改进后算法收敛速度较快。最后给出了车载快速对准方案。6.设计实验验证车载快速对准方案满足精度指标要求。首先设计了静基座对准试验:水平基座对准精度实验、倾斜基座对准精度实验、高低温实验,在静基座情况下对车载快速对准算法的对准性能进行测试;然后设计了车载对准实验:怠速对准实验、跑车实验,实验结果满足预期目标。
杜方[10](2020)在《陆用捷联惯性导航计算机设计与对准技术研究》文中研究说明在现代化地面战争中,对于装甲车为主的陆用车辆,为了提升其作战能力,使其拥有灵活的机动性能以及精确的打击能力,这就需要以高精度的陆用惯性导航系统为基础,实时地为运载体提供姿态、速度和位置等信息。因此,陆用装甲车辆对高精度的惯导系统有重大需求。本文以陆用惯性导航系统实际应用需求为背景,针对导航计算机软硬件平台搭建和初始对准的相关算法进行研究,这两部分的研究内容将对陆用车辆的机动性以及其协同作战能力产生至关重要的作用。导航计算机作为捷联惯导的控制运算中枢,其合理的设计对导航系统的精度及稳定性有着举足轻重的作用。对于中高精度惯导设备,为保证其精度,需要导航计算机对加速度计、陀螺仪的输出量有较高的采样能力,保持数据采集的同步性;同时,还要兼顾导航计算机的解算性能及通讯接口的扩展性。针对上述要求,本文提出了基于DSP、FPGA和ARM的三核架构导航计算机系统。其中,在硬件方面包括多核架构的最小系统设计,外围的采样电路、电源系统、通信电路等的电路设计;在软件方面针对各个处理器的特性及开发环境进行程序编写,包括基于Verilog硬件描述语言的FPGA端数据采样程序、基于C语言的DSP端数据解算程序和ARM端接口扩展程序。从而完成数据采集、解算及对外通讯导航计算机系统设计。在算法方面主要针对捷联惯导的初始对准进行研究。文中以陆用车载捷联惯导系统为研究对象,将其分成静基座环境和动基座环境分别进行研究。首先完成捷联惯导基本方程和误差方程的推导,对IMU进行建模分析并完成分立式标定,对确定性误差进行补偿。接着设计捷联惯导系统的对准过程,针对静基座条件下,应用多矢量定姿的原理进行解析式粗对准和一步修正粗对准得到粗对准结果;应用卡尔曼滤波进行失准角的估计完成精对准过程;针对晃动基座条件下,模拟晃动环境的载体运动状态及IMU数据,应用凝固法完成粗对准,应用卡尔曼滤波求理想惯性系与计算惯性系失准角的方式完成精对准;并针对上述方法展开原理性研究和仿真验证。最后进行了导航计算机和初始对准的相关实验。对导航计算机进行信号采样和输出,证明其性能基本满足系统需求,且采样精度较为良好。对惯性器件进行分立式标定实验并进行误差补偿后,进行转台晃动基座初始对准实验和车载静止初始对准实验。实验结果表明系统可以达到较好的初始对准精度,大致满足工程应用的需求。
二、捷联惯导系统初始对准滤波技术研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、捷联惯导系统初始对准滤波技术研究(论文提纲范文)
(2)基于双惯导的水下机器人定位导航技术的研究与实现(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 目前研究中存在的主要问题 |
1.4 课题研究目标与论文内容安排 |
第二章 捷联惯导理论分析与误差建模 |
2.1 捷联惯导基本原理 |
2.2 常用坐标系定义 |
2.3 捷联惯导更新迭代算法 |
2.3.1 姿态更新算法 |
2.3.2 速度更新算法 |
2.3.3 位置更新算法 |
2.4 锥运动与划桨效应的分析与补偿 |
2.4.1 锥运动的分析与补偿 |
2.4.2 划桨效应的分析与补偿 |
2.5 捷联惯导系统误差模型 |
2.6 本章小结 |
第三章 双惯导系统电子硬件设计 |
3.1 水下机器人电子系统总体设计 |
3.2 器件选型与性能分析 |
3.2.1 惯性器件选型 |
3.2.2 声呐高度计选型 |
3.2.3 基于Allan方差的惯性器件性能分析 |
3.3 双惯导传感器模块设计 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于卡尔曼滤波器的双惯导信息融合 |
4.1 MEMS惯导系统初始粗对准 |
4.2 卡尔曼滤波算法原理 |
4.3 双惯导组合系统数学建模 |
4.3.1 系统融合模型 |
4.3.2 卡尔曼滤波器设计 |
4.4 卡尔曼滤波器反馈校正 |
4.5 组合系统仿真实验 |
4.6 本章小结 |
第五章 双惯导定位导航系统软件设计 |
5.1 水下机器人系统软件结构 |
5.2 主控制器节点程序 |
5.2.1 双惯导导航节点程序 |
5.2.2 人机交互节点程序 |
5.2.3 多节点启动文件配置 |
5.3 监控界面优化 |
5.4 本章小结 |
第六章 水池实验与数据分析 |
6.1 监控界面软件测试 |
6.2 基于双惯导的惯性导航系统实验分析 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)基于非线性滤波的SINS大方位失准角初始对准方法(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外发展及研究现状 |
1.2.1 捷联式惯导系统发展概况 |
1.2.2 捷联式惯导初始对准发展概况 |
1.3 论文结构安排和主要内容 |
第2章 捷联惯导初始对准基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 捷联式惯导系统的基本原理 |
2.2.1 常用的坐标系 |
2.2.2 姿态矩阵的定义和更新算法 |
2.3 捷联惯导大方位失准角下的误差分析 |
2.3.1 非线性速度误差方程 |
2.3.2 非线性姿态误差方程 |
2.3.3 惯性器件误差模型 |
2.4 捷联惯导初始对准的关键技术 |
2.4.1 粗对准 |
2.4.2 精对准 |
2.5 常用滤波方法 |
2.5.1 扩展卡尔曼滤波 |
2.5.2 无迹卡尔曼滤波 |
2.5.3 容积卡尔曼滤波 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于迭代扩展卡尔曼滤波的SINS大方位失准角初始对准方法 |
3.1 引言 |
3.2 大方位失准角下的非线性初始对准模型 |
3.3 迭代扩展卡尔曼滤波 |
3.4 实验仿真结果与分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于自适应平滑变结构滤波的SINS大方位失准角初始对准方法 |
4.1 引言 |
4.2 系统误差模型 |
4.3 自适应平滑变结构滤波器 |
4.3.1 平滑变结构滤波算法的稳定性证明 |
4.3.2 自适应平滑变结构滤波过程 |
4.4 实验仿真结果及分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于PF-SVSF组合滤波的SINS大方位失准角初始对准方法 |
5.1 引言 |
5.2 系统误差模型 |
5.3 粒子滤波 |
5.4 粒子平滑变结构组合滤波器 |
5.5 实验仿真结果及分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间研究成果 |
致谢 |
(4)基于捷联惯导的采煤机运行姿态高精度感知理论与技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容与方案 |
2 基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知理论 |
2.1 采煤机运动与姿态特征 |
2.2 捷联式惯性导航原理 |
2.3 采煤机运行姿态解算算法 |
2.4 捷联惯导系统初始对准 |
2.5 捷联惯导的卡尔曼滤波算法 |
2.6 本章小结 |
3 采煤机捷联惯导惯性敏感器误差分析与补偿 |
3.1 捷联惯导误差来源分析 |
3.2 惯性敏感器性能测试系统 |
3.3 陀螺仪零偏误差补偿 |
3.4 加速度计零偏误差补偿 |
3.5 随机漂移误差模型 |
3.6 本章小结 |
4 采煤机捷联惯导初始对准与安装误差分析与补偿 |
4.1 采煤机捷联惯导初始对准误差补偿 |
4.2 采煤机捷联惯导安装误差补偿 |
4.3 采煤机捷联惯导振动误差补偿 |
4.4 本章小结 |
5 捷联惯导单轴旋转误差调制机制研究 |
5.1 旋转调制技术原理 |
5.2 单轴连续旋转调制方案 |
5.3 单轴连续正反旋转调制方案 |
5.4 四位置转停调制方案 |
5.5 最佳旋转调制方案的确定 |
5.6 本章小结 |
6 捷联惯导单轴旋转误差调制实验 |
6.1 实验方案设计与参数设定 |
6.2 单轴旋转误差调制实验 |
6.3 单轴旋转误差调制效果分析 |
6.4 采煤机运行姿态感知现场应用研究 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
附录 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(5)光纤陀螺捷联惯导关键技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 光纤陀螺捷联惯导发展现状 |
1.3 光纤陀螺捷联惯导关键技术 |
1.3.1 光纤陀螺捷联惯导工程设计与实现 |
1.3.2 捷联惯导标定技术 |
1.3.3 捷联惯导初始对准技术 |
1.4 论文工作内容与安排 |
2 光纤陀螺捷联惯导设计与实现 |
2.1 捷联惯导硬件方案设计 |
2.1.1 惯性器件 |
2.1.2 导航计算机主板 |
2.1.3 系统电源 |
2.2 导航计算机架构方案设计 |
2.2.1 DSP单核驱动的架构方案 |
2.2.2 双核驱动的架构方案 |
2.3 捷联惯导导航算法 |
2.3.1 捷联惯导常用坐标系定义 |
2.3.2 导航解算基本方程 |
2.4 本章小结 |
3 捷联惯导标定技术 |
3.1 捷联惯导误差模型 |
3.2 传统标定方案 |
3.2.1 分立式标定 |
3.2.2 卡尔曼滤波与系统级标定 |
3.3 基于模观测与重力矢量观测标定方法 |
3.3.1 静态多位置模观测标定方法 |
3.3.2 重力矢量观测标定方法 |
3.3.3 标定路径流程设计 |
3.4 仿真与三轴转台实验 |
3.4.1 仿真验证 |
3.4.2 三轴转台实验 |
3.5 本章小结 |
4 捷联惯导初始对准技术 |
4.1 传统对准方案 |
4.1.1 解析粗对准 |
4.1.2 精对准 |
4.1.3 仿真验证 |
4.2 基于多矢量定姿算法的对准 |
4.2.1 凝固惯性系的对准基本方案 |
4.2.2 无纬度条件下的对准算法 |
4.2.3 仿真验证 |
4.3 基于矢量操作的对准 |
4.3.1 基本算法描述 |
4.3.2 小波滤波与观测矢量重构去噪 |
4.3.3 基于梯度下降的地轴矢量解算算法 |
4.3.4 仿真与三轴转台实验 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 论文工作总结 |
5.2 论文后续展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(6)多信息融合的捷联惯导初始对准技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外相关技术研究现状 |
1.2.1 弹道修正技术国内外现状 |
1.2.2 惯性导航技术国内外现状 |
1.2.3 初始对准技术研究现状 |
1.3 论文主要研究内容及结构安排 |
2 捷联惯导系统解算算法及误差模型 |
2.1 捷联惯导系统特点 |
2.2 捷联惯导解算算法 |
2.2.1 常用坐标系及其转换 |
2.2.2 姿态解算算法 |
2.2.3 速度解算算法 |
2.2.4 位置解算算法 |
2.3 捷联惯导系统的误差模型 |
2.3.1 姿态误差方程 |
2.3.2 速度误差方程 |
2.3.3 位置误差方程 |
2.4 捷联惯导系统算法仿真验证 |
2.5 本章小结 |
3 捷联惯导系统自对准方法 |
3.1 粗对准基本方法设计 |
3.2 惯性器件误差分析 |
3.2.1 陀螺仪误差建模 |
3.2.2 加速度计误差建模 |
3.3 卡尔曼滤波精对准方法设计 |
3.3.1 卡尔曼滤波技术 |
3.3.2 初始自对准卡尔曼滤波建模 |
3.4 自对准流程与仿真分析 |
3.4.1 捷联惯导系统自对准流程 |
3.4.2 仿真分析 |
3.5 本章小结 |
4 地磁和弹道信息辅助的快速对准 |
4.1 地磁测姿原理 |
4.1.1 地磁场及其坐标表示 |
4.1.2 地磁测量误差分析与补偿 |
4.1.3 姿态角求解方法 |
4.1.4 滚转角测量半实物仿真 |
4.2 外弹道运动参数计算 |
4.2.1 弹箭运动方程模型 |
4.2.2 外弹道计算仿真 |
4.3 信息组合初对准方法建模 |
4.4 仿真结果分析 |
4.5 本章小结 |
5 地磁和卫星信息辅助的动态对准 |
5.1 卫星信息辅助的动态对准方法 |
5.1.1 SINS/卫星组合模式及特点分析 |
5.1.2 速度/位置匹配对准方法 |
5.2 增加地磁信息的动态对准方法 |
5.3 仿真结果分析 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间的研究成果 |
致谢 |
(7)单轴旋转调制惯导系统自适应对准方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 旋转式惯导系统研究现状 |
1.3 自适应对准算法研究现状 |
1.4 时间序列研究现状 |
1.5 论文的研究内容 |
第二章 单轴调制捷联惯导系统基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 相关坐标系及转换关系 |
2.2.1 坐标系定义 |
2.2.2 坐标系之间的姿态转换 |
2.3 单轴调制捷联惯导原理 |
2.3.1 转位方案 |
2.3.2 误差方程 |
2.3.3 误差调制原理 |
2.4 本章小结 |
第三章 辅助系统失效的组合导航系统容错算法 |
3.1 引言 |
3.2 姿态角误差阈值设置 |
3.3 时间序列预测技术理论 |
3.3.1 时间序列预测简介 |
3.3.2 数据分析与预处理 |
3.3.3 模型建立与参数估计方法 |
3.3.4 模型适应性检验 |
3.4 时间序列预测算法仿真实验 |
3.4.1 系统模型建立 |
3.4.2 仿真条件设置 |
3.4.3 实验数据检验 |
3.4.4 实验结果分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 单轴调制捷联惯导系统的模糊多因子自适应对准算法 |
4.1 引言 |
4.2 Kalman滤波基本原理 |
4.3 Sage-Husa自适应滤波 |
4.4 基于FIS的多因子自适应滤波算法 |
4.4.1 模糊控制基本理论 |
4.4.2 模糊多因子自适应算法框架 |
4.4.3 FIS系统设计 |
4.5 模糊多因子自适应滤波算法仿真实验 |
4.5.1 算法仿真流程 |
4.5.2 仿真条件设置 |
4.5.3 实验结果分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 单轴调制捷联惯导系统实验 |
5.1 引言 |
5.2 单轴调制捷联惯导系统总体结构 |
5.2.1 系统硬件组成 |
5.2.2 系统软件组成 |
5.3 单轴调制捷联惯导系统算法实验 |
5.3.1 转台实验 |
5.3.2 车载实验 |
5.3.3 湖试与海试实验 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 论文主要内容总结 |
6.2 后续研究工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
硕士期间研究成果及论文发表情况 |
(8)传递对准中主惯导误差分析及处理方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 传递对准技术 |
1.2.2 阻尼技术 |
1.2.3 故障检测技术 |
1.3 论文章节安排 |
第2章 捷联惯导系统传递对准基本理论 |
2.1 常用匹配方法及坐标系说明 |
2.1.1 常用匹配方法的引入 |
2.1.2 基本坐标系和符号 |
2.2 捷联惯导系统传递对准误差方程 |
2.2.1 姿态误差方程 |
2.2.2 速度误差方程 |
2.2.3 位置误差方程 |
2.2.4 惯性器件误差模型 |
2.3 离散型卡尔曼滤波基本理论 |
2.3.1 卡尔曼滤波介绍 |
2.3.2 离散型卡尔曼滤波基本方程 |
2.4 速度加姿态匹配滤波模型 |
2.4.1 状态方程的建立 |
2.4.2 量测方程的建立 |
2.5 本章小结 |
第3章 捷联惯导系统阻尼超调误差分析 |
3.1 周期振荡误差产生机理 |
3.2 SINS的传统阻尼 |
3.2.1 水平阻尼 |
3.2.2 方位阻尼 |
3.3 阻尼超调误差分析 |
3.3.1 载体机动引起的超调误差 |
3.3.2 状态切换引起的超调误差 |
3.3.3 外阻尼下状态切换引起的超调误差 |
3.4 仿真验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 传递对准中主惯导超调误差检测方法 |
4.1 引言 |
4.2 卡方检测技术 |
4.2.1 残差卡方检验法 |
4.2.2 状态卡方检验法 |
4.3 双状态卡方检验及诊断策略 |
4.3.1 双状态卡方检验工作原理 |
4.3.2 诊断策略 |
4.4 仿真分析 |
4.4.1 阻尼有效性验证仿真 |
4.4.2 不同工作状态切换仿真 |
4.4.3 卡方检测法对比仿真 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于主惯导超调引起的量测误差处理方法研究 |
5.1 基于自适应滤波的误差修正算法 |
5.1.1 常规自适应滤波算法 |
5.1.2 量测信息的优选算法 |
5.1.3 仿真分析 |
5.2 基于正逆向导航解算和数据融合的快速对准算法 |
5.2.1 常规解算算法 |
5.2.2 正逆向循环解算算法 |
5.2.3 改进后的数据融合过程 |
5.2.4 仿真分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(9)车载光纤捷联惯导的快速对准关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及目的 |
1.2 光纤陀螺捷联惯导系统的发展现状 |
1.3 对准预滤波的研究现状 |
1.4 车载捷联惯导初始对准技术的研究现状 |
1.5 论文主要研究内容与工作安排 |
2 定位定向组件的硬件电路 |
2.1 导航计算机电路方案 |
2.2 核心处理电路 |
2.3 本章小结 |
3 捷联惯导系统 |
3.1 坐标系位置关系 |
3.2 捷联惯导系统原理 |
3.2.1 捷联惯导系统基本原理 |
3.2.2 捷联惯导系统基本方程 |
3.3 捷联惯导系统的姿态更新算法 |
3.4 捷联惯导误差分析 |
3.4.1 姿态误差方程 |
3.4.2 速度误差方程 |
3.4.3 位置误差方程 |
3.5 本章小结 |
4 初始对准预滤波方法研究 |
4.1 几种对准预滤波方法比较 |
4.1.1 时域滤波 |
4.1.2 频域滤波 |
4.1.3 时频结合滤波 |
4.2 EMD滤波 |
4.2.1 EMD方法基本思想 |
4.2.2 EMD滤波过程 |
4.3 存在问题及改进 |
4.3.1 端点效应 |
4.3.2 模态混叠 |
4.4 实验及分析 |
4.5 本章小结 |
5 车载捷联惯导系统快速对准技术研究 |
5.1 粗对准方法研究 |
5.1.1 解析粗对准及误差分析 |
5.1.2 惯性系粗对准及误差分析 |
5.1.3 凝固惯性系粗对准及误差分析 |
5.3 卡尔曼滤波精对准 |
5.3.1 卡尔曼滤波理论 |
5.3.2 卡尔曼滤波模型 |
5.4 无迹卡尔曼滤波精对准 |
5.4.1 无迹变换 |
5.4.2 无迹卡尔曼滤波算法 |
5.5 UKF精对准算法改进 |
5.5.1 UT变换改进 |
5.5.2 非线性误差方程 |
5.5.3 UKF滤波模型 |
5.5.4 滤波方案 |
5.5.5 仿真验证 |
5.6 车载快速对准方案设计 |
5.7 本章小结 |
6 对准实验验证 |
6.1 依据文件 |
6.2 指标要求 |
6.3 静基座对准实验 |
6.3.1 水平基座对准精度实验 |
6.3.2 倾斜基座对准精度实验 |
6.3.3 高低温对准实验 |
6.4 车载对准实验 |
6.4.1 怠速对准实验 |
6.4.2 跑车实验 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(10)陆用捷联惯性导航计算机设计与对准技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 相关技术的发展现状 |
1.2.1 陆用惯性导航系统的发展现状 |
1.2.2 导航计算机的发展现状 |
1.2.3 初始对准的发展现状 |
1.3 论文研究内容及结构安排 |
第2章 导航计算机硬件设计 |
2.1 系统指标及总体构成 |
2.1.1 功能需求 |
2.1.2 性能需求 |
2.1.3 系统构成 |
2.2 多处理器的最小系统设计 |
2.2.1 芯片选型 |
2.2.2 时钟电路设计 |
2.2.3 下载调试电路 |
2.2.4 启动与复位电路 |
2.3 系统电源设计 |
2.3.1 防反接电路 |
2.3.2 降压电路 |
2.3.3 隔离电路 |
2.4 信号采集电路设计 |
2.4.1 陀螺信号采集 |
2.4.2 加速度信号采集 |
2.4.3 GPS信号采集 |
2.5 通信电路设计 |
2.5.1 FPGA与 DSP通信 |
2.5.2 DSP与 ARM通信 |
2.5.3 ARM对外部通信 |
2.6 系统PCB设计 |
2.7 本章小结 |
第3章 导航计算机软件设计 |
3.1 总体方案设计 |
3.2 FPGA软件系统设计 |
3.2.1 陀螺与GPS串口采样 |
3.2.2 加速度脉冲采样 |
3.2.3 跨时域数据缓存与读取 |
3.2.4 时钟与复位 |
3.3 DSP软件系统设计 |
3.3.1 BOOT启动流程 |
3.3.2 SYS/BIOS操作系统裁剪 |
3.3.3 系统初始化 |
3.3.4 EMIF接口配置 |
3.4 ARM软件系统设计 |
3.4.1 系统初始化 |
3.4.2 IDLE串口接收 |
3.4.3 接口扩展输出 |
3.5 本章小结 |
第4章 捷联惯导的基本原理及误差分析 |
4.1 捷联惯导基本原理 |
4.2 捷联惯导系统方程 |
4.2.1 姿态更新方程 |
4.2.2 速度更新方程 |
4.2.3 位置更新方程 |
4.3 捷联惯导系统误差方程 |
4.3.1 姿态误差方程 |
4.3.2 速度误差方程 |
4.3.3 位置误差方程 |
4.3.4 系统误差方程 |
4.4 捷联惯导惯性器件误差 |
4.4.1 误差参数分类 |
4.4.2 惯性器件模型建立 |
4.5 本章小结 |
第5章 初始对准技术研究 |
5.1 初始对准流程 |
5.2 静基座粗对准 |
5.2.1 解析式粗对准 |
5.2.2 修正粗对准 |
5.2.3 仿真分析 |
5.3 静基座精对准 |
5.3.1 卡尔曼滤波原理及基本方程 |
5.3.2 静基座对准卡尔曼滤波模型 |
5.3.3 仿真分析 |
5.4 动基座粗对准 |
5.4.1 凝固坐标系下粗对准 |
5.4.2 仿真分析 |
5.5 动基座精对准 |
5.5.1 惯性坐标系下精对准 |
5.5.2 仿真分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 实验分析 |
6.1 导航计算机信号采集及输出功能验证 |
6.2 标定方案及实验 |
6.3 三轴转台摇摆对准实验 |
6.4 车载静止对准实验 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
四、捷联惯导系统初始对准滤波技术研究(论文参考文献)
- [1]捷联惯导系统自对准技术研究[D]. 景立博. 哈尔滨工程大学, 2021
- [2]基于双惯导的水下机器人定位导航技术的研究与实现[D]. 刘其铭. 扬州大学, 2021(08)
- [3]基于非线性滤波的SINS大方位失准角初始对准方法[D]. 张远飞. 扬州大学, 2021(08)
- [4]基于捷联惯导的采煤机运行姿态高精度感知理论与技术研究[D]. 吴刚. 中国矿业大学, 2020(07)
- [5]光纤陀螺捷联惯导关键技术研究[D]. 黄奕程. 浙江大学, 2020(02)
- [6]多信息融合的捷联惯导初始对准技术研究[D]. 李冰洋. 中北大学, 2020(02)
- [7]单轴旋转调制惯导系统自适应对准方法研究[D]. 祁艺. 东南大学, 2020(01)
- [8]传递对准中主惯导误差分析及处理方法研究[D]. 王振华. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [9]车载光纤捷联惯导的快速对准关键技术研究[D]. 于晓雪. 中国运载火箭技术研究院, 2020(02)
- [10]陆用捷联惯性导航计算机设计与对准技术研究[D]. 杜方. 哈尔滨工程大学, 2020(05)