论文题目: 基于MEMS技术的微型组合导航系统建模
论文类型: 硕士论文
论文专业: 测试计量技术及仪器
作者: 刘安鹏
导师: 苑伟政
关键词: 微惯性测量组合,全球定位系统,组合导航,卡尔曼滤波
文献来源: 西北工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着微机电系统(MEMS)技术的发展,微惯性测量组合(MIMU)已日渐显现出其优越的性能,由MIMU与全球定位系统(GPS)构成的组合系统也成为国内外导航界研究的热点。本文在对MIMU的发展和应用进行分析的基础上,针对MIMU与GPS构成的微型组合导航系统建模进行了分析研究,主要包括: 介绍了MIMU系统与GPS系统的构成及基本工作原理,详细分析了影响系统整体精度的各种误差源,并建立了两系统各自的误差模型。 对卡尔曼滤波技术的基本原理及应用要求进行分析,确定了采用间接卡尔曼滤波的组合导航系统状态方程及观测方程。组合系统采用一种闭环反馈的校正方式,可对MIMU的位置、速度误差、数字平台误差及微惯性器件误差作出最优估计并实施反馈,以抑制滤波发散。 基于MATLAB对MIMU系统及其与GPS构成的组合系统进行了仿真分析,结果表明,MIMU整体精度受微惯性器件误差限制,误差发散很快,目前不能单独用于导航任务;采用卡尔曼滤波器的MIMU/GPS组合系统,经闭环反馈校正后,可有效抑制误差发散,提高长期导航精度。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 MEMS微惯性器件
1.2 MIMU研究现状
1.3 MIMU／GPS组合导航系统
1.4 论文的主要内容
第二章 捷联惯导系统基本理论
2.1 捷联惯导系统工作原理
2.1.1 导航常用坐标系
2.1.2 坐标系间的相互关系及坐标变换
2.1.3 捷联惯导系统工作原理
2.2 捷联惯导系统姿态矩阵计算
2.2.1 姿态算法的比较
2.2.2 四元数法
2.2.3 四元数微分方程及其数值解法
2.3 捷联惯导系统导航参数解算
2.3.1 姿态计算
2.3.2 速度计算
2.3.3 经纬度与高度计算
2.4 本章小结
第三章 MIMU导航系统
3.1 MIMU系统构成与工作原理
3.2 MIMU误差分析
3.2.1 MIMU系统误差源
3.2.2 微惯性器件误差
3.2.3 安装误差及标度误差
3.2.4 安装误差的标定
3.3 MIMU系统误差模型
3.3.1 微惯性器件误差模型
3.3.2 姿态误差方程
3.3.3 速度及位置误差方程
3.4 MIMU仿真分析
3.4.1 惯性器件的模拟输出
3.4.2 MIMU系统仿真原理
3.4.3 仿真结果及分析
3.4.4 MIMU导航精度分析
3.5 本章小结
第四章 GPS系统原理
4.1 GPS导航系统的组成
4.2 GPS定位及测速原理
4.2.1 GPS导航定位基本原理
4.2.2 GPS测速原理
4.2.3 GPS导航算法
4.3 GPS误差分析
4.3.1 GPS误差源
4.3.2 GPS误差模型
4.4 本章小结
第五章 MIMU／GPS组合系统设计
5.1 系统组合方式
5.2 卡尔曼滤波技术
5.2.1 卡尔曼滤波原理
5.2.2 连续系统的离散
5.2.3 离散型卡尔曼滤波基本方程
5.2.4 卡尔曼滤波在组合导航中的应用
5.3 MIMU／GPS组合系统建模
5.3.1 状态方程的建立
5.3.2 量测方程的建立
5.3.3 状态方程离散化处理
5.4 组合系统仿真分析
5.4.1 组合系统仿真方案
5.4.2 系统仿真结果
5.4.3 系统误差校正
5.5 本章小结
结束语
总结
展望
参考文献
攻读硕士学位期间撰写论文及参加科研情况
致谢
发布时间: 2005-06-27
参考文献
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