自主導航與完好性的研究.pdf

1、隨著技術的進步,原本應用于軍事領域的各種導航技術已應用于民用領域或正在向民用領域推廣。在民用領域,導航系統(tǒng)的安全性至關重要,完好性作為對導航系統(tǒng)安全性的一種衡量是評價一個導航系統(tǒng)優(yōu)劣的重要標準。自主導航是一種不借助人工設置的目標和信息源的導航儀器來引導物體運行的導航方法,慣性導航就是一種自主導航,包含慣性導航的組合導航也可以歸于自主導航。
　　導航系統(tǒng)需要獲得測量信息進行導航解算,本文將重點研究如何通過故障檢測來提高導航系統(tǒng)的完好

2、性。
　　首先,對慣性導航系統(tǒng)進行仿真分析。慣性導航系統(tǒng)為了確定運動物體的初始姿態(tài)要先進行初始對準。初始對準包括粗對準和精對準,精對準用卡爾曼濾波器估計粗對準的誤差。本文提出了改進的精對準算法,利用兩個加速度計的輸出和陀螺儀的三個輸出共五個值作為卡爾曼濾波器的觀測值。建立數(shù)學模型模擬陀螺儀和加速度計的輸出,并搭建了慣性導航系統(tǒng)仿真平臺,對改進的精對準進行了仿真分析。仿真結果顯示改進的精對準算法提高了對方位誤差角的估計精度。

3、　　其次,仿真分析了GPS導航系統(tǒng),并在慣性導航系統(tǒng)平臺上結合GPS導航系統(tǒng),分別仿真松組合導航和緊組合導航,對不同導航系統(tǒng)的仿真結果進行比較分析。搭建的仿真平臺為之后的故障檢測研究做鋪墊。
　　然后,對故障檢測展開研究。首先介紹最優(yōu)奇偶矢量法,它是多故障檢測的基礎,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)奇偶矢量法存在缺陷,不同觀測值中的故障有可能使殘差變小,不利于對故障的檢測。為了解決這個問題,本文提出了改進的最優(yōu)奇偶矢量法,仿真比較傳統(tǒng)的方法和改進的方法對

4、故障的檢測效果,仿真結果表明改進的最優(yōu)奇偶矢量法有效地解決了殘差變小的問題。
　　實際情況中觀測精度可能不同,仿真比較殘差標準化法和加權奇偶矢量法對故障的檢測效果,分析加權奇偶矢量法的優(yōu)勢。另外本文發(fā)現(xiàn),當卡爾曼濾波器中待估值的個數(shù)遠遠大于觀測值的個數(shù)的時候,無法使用最優(yōu)奇偶矢量法檢測觀測方程中的故障,因此構造新的統(tǒng)計量檢測其中的故障,仿真驗證了新的統(tǒng)計量對故障具有較好的檢測效果。
　　最后,研究在GPS和組合導航系統(tǒng)中引入