多源傳感器增強(qiáng)的精密單點(diǎn)定位與慣性測(cè)量組合導(dǎo)航系統(tǒng).pdf

1、全球定位系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行組合，能夠提供高精度的導(dǎo)航信息（位置、速度和姿態(tài)），在近幾十年中，被廣泛地應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)等不同的領(lǐng)域。論文圍繞精密單點(diǎn)定位和慣性測(cè)量組合導(dǎo)航系統(tǒng)展開(kāi)研究，重點(diǎn)涵蓋了慣性測(cè)量單元自對(duì)準(zhǔn)噪聲消除、精密單點(diǎn)定位誤差改正模型、聯(lián)邦自適應(yīng)濾波模型、精密單點(diǎn)定位和慣性測(cè)量組合導(dǎo)航、慣性輔助精密單點(diǎn)定位周跳探測(cè)、UWB增強(qiáng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)、基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的里程計(jì)增強(qiáng)算法幾個(gè)方面，取得的主要研究成果如下：
　?。?

2、）針對(duì)野外導(dǎo)航環(huán)境下，慣導(dǎo)基座易受到干擾，提出了基于 Vondrak低通濾波的初始自對(duì)準(zhǔn)算法。比較了靜基座和受干擾基座的比力觀測(cè)值的頻譜特性，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了Vondrak低通濾波消除高頻噪聲，引入遺傳算法選取濾波器的平滑因子參數(shù)。經(jīng)模擬和實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)表明，提出的對(duì)準(zhǔn)算法能夠有效消除比力觀測(cè)值的高頻噪聲，提高對(duì)準(zhǔn)精度。
　?。?）精密單點(diǎn)定位與差分定位主要區(qū)別在于差分模式能夠消除大多數(shù)誤差項(xiàng)，而精密單點(diǎn)定位需要通過(guò)建立誤差模型進(jìn)行改

3、正。論文首先分析了精密單點(diǎn)定位各項(xiàng)誤差特性及其對(duì)解算精度的影響機(jī)理，給出了各項(xiàng)誤差改正模型，深入研究了針對(duì)于不同采樣頻率的數(shù)據(jù)，誤差改正模型對(duì)于精密單點(diǎn)定位結(jié)果的影響量級(jí)，為誤差模型的取舍提供了參考依據(jù)。
　?。?）針對(duì)多傳感器觀測(cè)信息較多，計(jì)算效率較低，抗差效果不佳的問(wèn)題，提出了一種聯(lián)邦自適應(yīng)濾波器，論證了聯(lián)邦濾波器和自適應(yīng)濾波器的等價(jià)性及其等價(jià)成立條件，提出了聯(lián)邦自適應(yīng)濾波器的信息分配因子構(gòu)造方法。結(jié)果表明，論文提出的聯(lián)邦自適

4、應(yīng)濾波器兼容了聯(lián)邦濾波器高計(jì)算效率，且具有較好的抵抗動(dòng)力學(xué)模型誤差效果，能夠有效消除動(dòng)力學(xué)模型異常值。
　?。?）提出了精密單點(diǎn)定位和慣性測(cè)量的組合系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了緊組合的動(dòng)力學(xué)模型和觀測(cè)模型，鑒于緊組合中觀測(cè)值種類(lèi)較多，引入聯(lián)邦自適應(yīng)濾波器算法。結(jié)果表明，INS可以提供更高精度的初始位置信息，從而提高了精密單點(diǎn)定位解算精度，相對(duì)于集中濾波器，聯(lián)邦濾波器解算結(jié)果具有一定的等價(jià)性，但濾波器的計(jì)算效率和自適應(yīng)性得到了提高。
　　

5、（5）提出了慣性輔助的周跳探測(cè)算法并應(yīng)用于緊組合導(dǎo)航，利用慣性信息和傳統(tǒng)Melbourne-Wübbena觀測(cè)值進(jìn)行組合，消除偽距噪聲和多路徑的影響，構(gòu)建了慣性輔助的周跳探測(cè)決策量，通過(guò)誤差分析計(jì)算新決策量?jī)?yōu)于 MW組合觀測(cè)的臨界值。結(jié)果表明，新提出的周跳探測(cè)算法能夠準(zhǔn)確探測(cè)和修復(fù)周跳，周跳的正確修復(fù)削弱了模糊度重新初始化帶來(lái)的負(fù)面影響。
　　（6）提出了UWB增強(qiáng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，利用UWB進(jìn)行GPS遮擋區(qū)域距離信息的觀測(cè)，UWB

6、距離信息和GPS原始信息構(gòu)成導(dǎo)航系統(tǒng)的濾波觀測(cè)值，提高了濾波器輸入值的個(gè)數(shù)，有效解決了可觀測(cè)衛(wèi)星個(gè)數(shù)不足的問(wèn)題，改善觀測(cè)信息的空間結(jié)構(gòu)，降低了DPOP值。結(jié)果表明，當(dāng)衛(wèi)星信號(hào)被部分遮擋時(shí)，UWB增強(qiáng)的組合系統(tǒng)能夠大幅度提高導(dǎo)航精度和可靠性。
　?。?）提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的里程計(jì)增強(qiáng)系統(tǒng)，根據(jù)里程計(jì)和GPS的觀測(cè)信息類(lèi)型相同，構(gòu)建了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)FNN。GPS、里程計(jì)和IMU觀測(cè)信息輸入到FNN中進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)。當(dāng)GPS信號(hào)缺失時(shí)，