捷联惯性导航系统非线性误差补偿的随机抽样方法

捷联惯性导航系统非线性误差补偿的随机抽样方法

一、捷联惯导系统非线性误差补偿的随机采样法(论文文献综述)

温哲君[1](2020)在《基于SINS的组合导航技术研究》文中进行了进一步梳理组合导航技术根据信息融合理论,采用最优估计算法将各个导航系统进行组合,解决单一导航源的不足,达到优势互补目的,现已成为复杂环境下定位导航的重要手段,其中SINS/GNSS组合导航应用最为广泛。本文针对信息融合的核心,即导航传感器可靠性、数学模型建立及滤波估计算法三个方面,以基于SINS的组合导航系统为研究对象通过搭建相关软件仿真平台展开研究,主要内容包括:(1)针对光纤陀螺静态随机噪声,本文研究通过时间序列的建模补偿方法,并与惯性导航初始对准相结合,通过采集实际陀螺数据进行离线仿真试验,验证陀螺随机噪声的方差可有效降低,初始对准过程中减小姿态角误差波动,提升对准性能;(2)在基于速度、位置的组合导航算法基础上,设计了一种完备的容错组合导航算法,导航过程中检测传感器和系统的可靠性,对可能出现的多种异常状况给出处理应对措施。其中,对于丢星给出一种运动学约束方法,对于保证计算实时性给出一种两步卡尔曼滤波方法,对于滤波发散根据新息推导自适应因子进行调节,通过仿真试验与常规方法比较验证算法的合理性;(3)推导了基于伪距、伪距率的非线性组合导航系统模型,对几种非线性算法展开对比分析,包括EKF、UKF和UPF。为了克服导航过程中系统自身摄动和外界噪声的干扰,结合抗差M估计与强跟踪思想设计了一种抗差强跟踪UKF算法,对观测噪声进行筛选调节,并构造渐消因子作用于状态一步预测协方差,动态调整滤波中对于先验信息和观测量的选取,通过仿真试验进行不同算法的对比验证;(4)基于搭建的硬件平台对组合导航系统进行半物理仿真试验和全实物跑车试验,设计系统验证方案,并对试验结果进行处理对比分析,验证算法的有效性和系统实际导航性能。论文在常规线性、非线性组合导航的基础上设计了相关的改进算法,通过搭建仿真平台进行仿真试验,验证了不同模拟环境下所述算法的性能。最后利用嵌入式软硬件技术,完成组合导航系统的设计和实物测试,结果表明导航精度符合预期,性能良好。

郑亮[2](2018)在《基于IMU的行人惯性导航系统研究》文中研究说明基于位置的服务(Location Based Service,LBS)是为用户提供导航及其它增值业务的服务,如卫星导航、射频定位等,可以为用户提供比较精确的导航定位服务。但是,在一些特殊场合,例如室内、隧道、地下空间等,卫星或射频信号难以覆盖,个人导航与定位变得困难。基于惯性技术的行人导航系统,可利用用户自身携带的惯性传感器,提供自主导航与定位服务,具有自主性好、抗干扰能力强等优点,成为当前研究的热点。MEMS传感器具有体积小、重量轻、功耗低等优势,非常适合行人惯性导航应用。本文针对室内、隧道、地下空间个人导航的需求,研究惯性传感器数据采集、融合与分离,设计零速检测、航向修正、导航误差矫正等核心算法,开发了一套基于IMU的行人惯性导航系统。论文主要工作如下:(1)调研了国内外行人导航技术发展现状。对比分析了各项方案的特点、存在的问题及发展趋势,提出本论文的任务和主要研究内容。(2)研究了行人惯性导航的零速检测、航向修正、导航误差矫正等核心算法。对比了姿态更新算法的精度,抑制误差的方法。利用方向余弦矩阵更新算法计算航向角,基于步行航位算法计算距离,采用零速检测抑制距离误差,使用航向修正算法抑制航向误差。(3)设计了硬件电路和系统集成结构。重点研究了IMU传感器的数据采集处理、数据融合与分离,解决多传感器数据的无线传输关键技术。(4)设计了导航系统软件。重点研究了导航数据的快速处理和数据可视化,实现了航迹的实时显示。(5)搭建实验测试平台,对开发的行人惯性导航系统进行性能测试。实验结果显示,该导航系统在行人行走距离上误差在3%以内;在航向推算方面,采用航向修正算法可以有效地抑制航向误差的积累。并对系统存在的精度、稳定性等问题进行了分析。

葛牧川[3](2017)在《基于SINS/北斗的组合导航技术研究》文中研究指明与单一的导航系统相比,在应对严苛环境,载体高动态机动等工程实际问题上,组合导航系统有着更卓越的性能;而信息融合作为其核心,滤波效果会直接影响系统的稳定性和精度。由于组合导航系统在现实中通常具有强非线性,因此从理论上来讲,适用于强非线性系统的滤波器才是其用以进行信息融合的最优选。本文将研究的核心定位于SINS/北斗组合导航系统的信息融合部分,主要做了以下几方面工作:1.对北斗系统及SINS工作原理的研究;同时结合工程实际分析其误差来源,并建立二者的误差模型。2.对SINS及北斗系统组合模式的研究;探讨松组合与紧组合的工作原理,并设计SINS/北斗紧组合系统的信息融合模型。3.对非线性滤波算法的研究;深入探讨EKF、PF、APF、RPF的理论基础及实现方式。通过对粒子滤波的缺陷及其现有改进方式的分析,提出一种基于似然分布自适应调整的正则化粒子滤波算法(ALD-RPF),通过增大似然及先验分布的共有部分,达到提升有效样本数的目的,进而改善状态估计。接着对上述五种算法在非静态增长模型中进行仿真,并对其性能进行全方位的比对。4.在SINS/北斗紧组合仿真系统中分别采用EKF、RPF、ALD-RPF完成系统的信息融合,进而对三种滤波器在其中的滤波性能进行比较和分析。仿真结果表明,RPF和ALD-RPF在该系统中的滤波精度要高于EKF,而ALD-RPF的稳定性及精度要优于未对似然函数做自适应调整的RPF。

杨海[4](2016)在《SINS/WSN组合定位下采煤机精确位姿感知理论及技术研究》文中研究说明随着近年来国家能源战略的发展实施,使得煤炭开采逐步从高产量向绿色开采、安全高效开采发展。煤矿井下综采工作面的自动化和智能化是实现矿井无人化、安全高效开采的关键步骤,也是发展“数字矿山”,提高矿井机电装备信息化和自动化水平的重要组成部分。本文在国家高技术研究发展计划项目的资助下,以综采工作面“三机”装备——采煤机、刮板输送机和液压支架为研究对象,以捷联惯性导航系统和无线传感器网络定位系统为基础,以实现井下综采“三机”自动化为目标,开展采煤机复杂环境下的精确位姿感知技术研究。通过建立采煤机动力学模型和“三机”运动学模型,在此基础上研究采煤机复杂振动环境下的捷联惯导误差补偿策略及多约束定位解算策略,构建采煤机SINS/WSN组合定位模型,在此基础上分析异类传感器数据传输特性以及井下工作面无线传感器网络定位影响因素,提出组合定位系统数据异步融合方法以及WSN不同失效情况下的紧耦合容错组合定位方法来实现采煤机复杂环境下的定位定姿。主要研究工作包括:1)采煤机动力学模型下捷联惯导解算误差补偿策略研究。建立了采煤机的多刚体动力学模型,并进行数值计算下的采煤机机身振动形式求解。分析了动力学模型下的采煤机机身振动形式,设计了针对采煤机机身的等效二阶振动模型。利用等效的机身角振动和线振动特性,构建了基于四元数多子样算法的捷联惯导圆锥误差和划船误差补偿模型。2)采煤机运动学约束下的捷联惯导测量误差校正研究。分析了捷联惯导加速度计和陀螺仪的测量偏差特性,提出了基于中值滤波的采煤机静止状态检测方法,利用采煤机运动前期的静止状态,构建了基于最小二乘法的加速度计和陀螺仪静态测量偏差校正模型。利用采煤机的行驶速度特性,建立了基于模糊推理机制的加速度动态测量偏差实时校正模型。研究了采煤机受刮板机的运动学约束特性,针对采煤机工作时停车速度为零的特点,构建了基于采煤机运动学辅助下的捷联惯导零速校正模型。3)时间异步传输下SINS/WSN组合定位策略研究。建立了无线传感器网络节点部署与定位解算模型,分析了组合定位系统中SINS和WSN之间的时间配准误差以及传统同步融合算法下引入的异步数据定位误差,构建了基于融合周期的批处理数据伪量测模型,研究了融合周期中WSN量测数据采样特性,设计了基于批处理异步融合与单惯导状态更新自动切换的定位模型,实现了量测数据时间异步下基于无迹卡尔曼滤波的组合定位系统融合解算。4)WSN失效下采煤机多模型容错组合定位策略研究。研究了WSN在定位过程中粗大定位误差和定位数据丢失的情况,建立了基于WSN定位失效情况下决策树容错判断策略,构建了基于卡尔曼滤波的容错组合定位模型。研究了WSN定位过程中出现的部分锚节点测距失效导致无法解算出准确采煤机位置信息的情况,利用剩余的准确测距信息建立了基于测距误差校正下的紧耦合模糊自适应组合定位模型。分析了以上两种容错定位模型在不同WSN失效状态下的各自定位优势,建立了基于卡尔曼滤波残差检测的多模型自动切换定位策略,实现了针对WSN不同失效情况下的自适应容错组合定位。

鞠邓[5](2014)在《基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究与实现》文中研究指明运动物体轨迹追踪检测在汽车制动启动检测、导航系统、人机交互、游戏控制等领域具有广泛应用。传统的解决方案,如磁空间追踪系统、激光追踪系统等,虽然测量精度高,但测量过程受外界参考系限制,适用范围窄、设备复杂、成本较高。随着MEMS加工技术进步,加速度传感器分辨率提高,基于MEMS加速度传感器的运动轨迹检测系统具有成本低廉、适用范围广的特点,符合大规模民用和商用的需求。轨迹追踪的原理是加速度经过积分可以得到三维空间速度与位移。本论文使用加速度传感器ADXL345与ARM开发板MINI2440获得运动物体加速度数据。为了降低数据测量误差,设计实现了Kalman滤波器来消除随机噪声;针对系统非线性误差,利用内核进程调度算法的随机特性,设计实现了一种双速采样补偿算法,在计算负担不增加的情况下系统精度得到了明显改善。针对ARM平台浮点指令系统的特点,优化改进了平方根、矩阵乘法等进程核心模块的算法,大幅提高了系统的计算性能。本文所有算法在ARM硬件平台和Linux环境中实现。设计和开发了加速度传感器在I2C子系统和输入子系统的驱动,在Linux应用层上开发了低耦合、可扩展的误差补偿与运动检测系统。实验结果表明本系统功耗低、负载小,提高了运动轨迹检测系统的精度,已达到了实际应用的程度。

章大勇[6](2010)在《激光雷达/惯性组合导航系统的一致性与最优估计问题研究》文中研究指明以惯性导航为核心的各种组合导航技术正得到广泛的研究与应用。近年来,基于外部环境测量的组合导航模式,由于具有自主导航能力强的特点,已经成为重要的研究方向。在各种外部环境测量手段中,激光雷达具备高精度重现三维环境的能力,测量信息丰富,不受复杂电磁环境影响,采用激光雷达和惯性系统构成的组合导航系统在军事及民用领域都有巨大的应用潜力和广阔的发展前景。本文研究了基于地标量测的激光雷达/惯性组合导航算法,对其中的关键技术和科学问题进行了深入分析,包括:地标特征提取中包含的一致性问题及其优化技术、激光雷达和惯性导航系统的量测一致性问题,组合导航最优估计的可观性问题和地标混合观测下的全局状态估计问题。论文的主要工作与创新点如下:(1)研究了基于地标量测的激光雷达/惯性组合导航算法的基本方法,包括不同特征地标的量测方程构造、空间非线性量测的线性化滤波器建模、点云扫描的归化问题,并分析了激光雷达/惯性组合导航中主要的误差源及其对系统的影响。分析认为,一致性与最优估计问题是影响激光雷达/惯性组合导航的关键因素。(2)研究了参数化点云特征提取及其参数空间一致性优化方法。首先研究了基于模型驱动的空间平面和圆柱面提取方法,深入分析了三维Hough变换的特点,指出传统三维Hough变换存在参数空间分割不一致问题。在此基础上,提出了基于对偶空间分割的三维Hough变换,在不改变计算量的情况下实现了参数空间的一致完备分割,对偶空间分割充分利用了传统Gauss分割的有效线性逼近,通过坐标旋转和重定义实现半球参数空间在测地线意义上的完备且一致分割,从而避免了多值性问题,保证了特征提取的一致性。实验表明,对偶空间分割能够唯一、有效检测半球面上任意方向的参数化地标。(3)研究了多尺度一致的点云局部特征提取算法。首先分析点云平滑算法,证明多尺度几何流点云平滑方法等价于三维网格上的高斯核方法,然后利用几何流平滑方法建立多尺度点云,并通过特征曲率检测方法提取不同尺度下的几何局部特征。然后在多尺度几何局部特基础上研究了相应特征描述符和匹配方法,最终实现了多尺度一致的点云局部特征提取与匹配。实验表明,算法能够应用于复杂环境下的导航地标检测和匹配,所提取特征在旋转、平移、尺度变化下能够保持一致性。同时,相比传统依赖网格的特征提取算法,本文算法的计算开销大为减小(4)研究了激光雷达/惯性系统的量测一致性问题,即二者的精确空间关系标定算法。首先研究了激光雷达和惯性系统的标定几何原理;针对控制点标定模型,建立了扫描线量测修正模型,得到基于对标定区域扫描激光强度图的改正量测;利用修正后的控制点量测构建了多矢量旋转参数估计方程,引入Wahba姿态确定算法,将旋转参数求解转变为四元数优化问题,得到了旋转参数的全局最优解,避免了小角度假设带来的理论缺陷;并以此为基础分析了参数解的最优化问题。最后利用实际激光雷达数据进行了验证,实验结果表明,在大角度标定条件下,相比传统平差方法,算法能够提高6.71%的精度,并且在一定范围内随着噪声增加,优化算法的精度没有明显降低。(5)从理论上分析了激光雷达/惯性组合导航的可观性问题。利用非线性全局可观性分析方法,针对不同类型地标,从全局可观的角度推导出满足系统可观的地标观测集合,将传统LOS量测导航的可观性结论从局部可观推广到全局可观,放松了对地标观测的要求。数值仿真和实际实验说明本文得到的全局可观性结论可靠、有效,全局可观性分析方法对组合导航系统设计具有重要的理论价值。组合导航估计的结果表明,激光雷达/惯性组合导航系统的水平定位精度优于5m,姿态角精度优于0.1o,能够满足实际使用需求。(6)深入研究了激光雷达/惯性组合导航系统中的全局状态估计算法。研究了基于绝对/相对地标混合观测的组合导航算法,在其中利用状态扩展实现导航参数和地标位置的全局状态估计;在此基础上,详尽分析了绝对/相对地标混合观测条件下相对地标的收敛性,指出单纯的相对地标估计为弱收敛,即多个地标之间的相对位置收敛,而具备绝对地标参与的混合观测中,地标能够强收敛到绝对位置。进一步,分析了混合观测条件下导航参数的收敛性,证明系统导航参数精度在混合观测条件下最优。数值仿真表明,混合观测组合导航具有明显优势,全局状态估计算法在全程精度和最终精度上都优于单纯观测绝对地标和单纯观测相对地标的传统算法。

黄徽[7](2009)在《余度MEMS-IMU的特性分析及系统关键技术研究》文中研究指明MEMS(Micro Electro mechanical System)惯性传感器的出现和快速发展推动着惯性导航系统的微小型化,MEMS惯性技术与微型导航系统在国防、军事中的战略、战术价值和意义凸现。论文从余度配置下的MEMS-IMU的特性研究入手,围绕着基于MEMS惯性器件的微型导航系统构建中的关键技术,开展了一系列的研究工作。首先,进行了余度配置下MEMS-IMU的特性分析研究。对余度配置下MEMS-IMU的误差分析,误差模型的建立,测量精度的影响进行了详细的理论研究。针对余度配置条件下MEMS-IMU的非随机性误差,推导了六位置转动标定法,给出了详细的计算误差模型参数的数学推导过程,更正和完善了余度MEMS-IMU误差标定的解析表达式,提高了惯性导航的精度,对实际余度导航系统也有一定的参考价值。其次,针对余度配置条件下MEMS-IMU的随机性误差,采用了中值平均法,IIR数字滤波法和小波变换三种不同方法去除MIMU输出信号中的噪声。通过对处理结果的比较研究,证实了小波变换在信号去噪处理中的适用性和优越性,提高了MIMU的输出精度。同时利用时间序列建模方法对MEMS陀螺输出信号进行建模,并从工程实用的角度对Kalman滤波在MEMS陀螺随机漂移误差估计与补偿中的具体应用进行了研究。再次,详细研究了余度系统中关键的容错技术。研究了基于直接比较测量值方法,基于广义似然比方法,基于均值检验方法,基于奇异值分解方法的四种故障诊断方案,以六陀螺冗余惯性组件为平台,通过仿真实验,验证了上述四种方法在故障诊断中的有效性。仿真和对比分析表明:同一种故障信号情况下,直接比较测量值方法简单,易于工程实现,但误判率高且不具备软故障检测能力;从小故障的诊断效果来看,均值检验法优于广义似然比法和奇异值分解法。对故障的敏感性和算法计算量方面,广义似然比法和奇异值分解法优于均值检验法。最后,研究了余度系统重构技术,搭建了实际余度系统,对系统进行仿真分析和测试分析来验证余度系统故障识别,检测,隔离和系统重构功能的正确性以及系统的导航性能的分析。

冯志刚,刘彦,方昌华[8](2007)在《捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术研究进展》文中进行了进一步梳理捷联式惯性导航系统工具误差模型及处理技术的研究在近年来取得了很大进展,相继出现了一些新理论、新方法、新技术。首先详细介绍了捷联式惯导系统主要误差源——元件误差的误差模型及标定方法,然后对捷联式惯导系统误差传播模型的研究以及误差补偿方法进行了归纳和总结,最后提出了今后捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术的主要研究方向。

牛绿原[9](2007)在《捷联惯导方法在发射武器系统中的应用研究》文中进行了进一步梳理瞄准是发射武器在射击前必须进行的步骤。瞄准的精度如何将直接决定射击精度的高低,在现代化战争中的今天,如何提高定向发射武器的瞄准精度仍然是重要的研究课题。要提高瞄准精度,通常是在瞄准理论和瞄准方法上,研究和探讨提高发射武器瞄准精度的有效途径。作为一种先进的动态定位和定向装置,现代捷联惯性导航系统(简称捷联惯导系统)具有自主导航性能强、反应时间短、可靠性高、体积小、重量轻、成本逐步下降等突出优点。本文尝试将这种方法应用到发射武器系统(火炮或火箭炮等)的瞄准系统中去,以探讨一种可行的新型瞄准方案。论文以此为核心展开论述:首先介绍了捷联惯导系统的基本理论,研究了将这种理论应用到发射武器瞄准系统中的可行性、必要性并提出一种具体的实施方案;然后分别研究了捷联惯导系统的初始对准问题和姿态更新算法问题,并分别为本课题选择了一种对准方法和姿态更新算法;最后建立了测试用转动轨迹的数学模型以及加速度计和陀螺仪的数学模型,并在此基础上,用MATLAB软件进行了仿真研究。仿真结果表明,将捷联惯导方法应用到发射武器瞄准系统中的方法是可行的,其精度完全可以满足发射武器系统的定向要求。

董杨彪[10](2006)在《风修正弹药尾翼组件机理研究及性能分析》文中研究说明风修正弹药布撒器(WCMD)是美军第四代制导航弹的重要组成力量之一,该武器通过将原战术弹药布撒器(TMD)的尾部组件替换为风修正弹药尾翼组件(WCMT)改装而成,利用该组件可实时修正下落过程中风的干扰,大大提高了全弹高空投放时的落点精度,使之成为一种“防区外精确打击武器”。研究该武器的“风修正”机理,分析其系统性能,对我国风修正制导航弹的研究具有积极的参考价值。针对上述问题,本文以“风修正弹药尾翼组件机理研究及性能分析”为主题,分析了风修正弹药尾翼组件的工作机理,并以CBU-105(WCMD的一种)为参考模型,系统研究了风修正制导航弹(WCGA)的性能。主要研究内容和结论如下:系统总结了弹药风修正技术和风修正弹药布撒器的发展历史,回顾了惯性制导技术和反馈控制技术的历史和研究进展;分析了风修正制导尾翼组件的结构组成和工作原理,研究并得到了“十”字形和“×”字形尾翼实现三通道控制的舵偏组合策略;研究了风修正制导航弹惯性制导控制系统的组成,分析得到了电动舵回路,稳定控制三通道(俯仰、偏航、滚转)回路和制导控制回路的原理;分析了风修正制导航弹的模型特点和飞行条件的特点,建立了非平静大气条件下刚体飞行器的运动方程;以CBU-105为参考模型,分析确定了风修正制导航弹的几何外形和典型飞行条件,计算分析了全弹的气动特性;系统建立了风修正制导航弹弹道计算与仿真模型,利用仿真模型,计算得到了无控情况下无风干扰的标准弹道和有风干扰的偏差弹道,分析了水平全尺度定常风场对系统飞行性能的影响,并以逆风干扰情况下有控弹道仿真为例,计算分析了升降舵控制对弹道的修正作用。研究表明,合理选取控制参数,制导控制系统能够有效抑制风场对系统飞行性能的影响,实现“风修正”目标。

二、捷联惯导系统非线性误差补偿的随机采样法(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、捷联惯导系统非线性误差补偿的随机采样法(论文提纲范文)

(1)基于SINS的组合导航技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 导航系统发展及研究现状
        1.2.1 惯性导航系统
        1.2.2 卫星导航系统
        1.2.3 组合导航系统
    1.3 组合导航信息融合算法研究现状
        1.3.1 卡尔曼滤波算法及发展
        1.3.2 自适应滤波算法
    1.4 本文主要研究内容及安排
2 捷联惯性导航系统基本原理
    2.1 概述
    2.2 地球模型及常用参数
    2.3 常用坐标系及转换关系
        2.3.1 常用坐标系介绍
        2.3.2 坐标系转换关系
    2.4 捷联惯性导航系统解算方法
        2.4.1 姿态解算
        2.4.2 速度解算
        2.4.3 位置解算
    2.5 捷联惯性导航系统误差传播模型
        2.5.1 姿态误差传播模型
        2.5.2 速度误差传播模型
        2.5.3 位置误差传播模型
        2.5.4 惯性器件误差传播模型
    2.6 本章小结
3 光纤陀螺随机噪声滤波与惯性导航初始对准
    3.1 概述
    3.2 光纤陀螺数据预先处理
        3.2.1 光纤陀螺数据采集
        3.2.2 异点去除
        3.2.3 常值分量去除
        3.2.4 趋势项去除
    3.3 光纤陀螺数据统计性检验
        3.3.1 平稳性检验
        3.3.2 正态性检验
        3.3.3 零均值检验
    3.4 随机噪声模型建立与滤波
        3.4.1 模型选择
        3.4.2 阶次和参数识别
        3.4.3 随机噪声的卡尔曼滤波
    3.5 捷联惯性导航初始对准
        3.5.1 粗对准
        3.5.2 基于卡尔曼滤波的精对准
    3.6 考虑陀螺随机噪声的初始对准
    3.7 本章小结
4 SINS/GNSS组合导航容错算法研究
    4.1 概述
    4.2 速度/位置组合导航系统模型
        4.2.1 系统状态方程
        4.2.2 系统观测方程
        4.2.3 系统方程离散化
    4.3 卡尔曼滤波器设计
        4.3.1 卡尔曼滤波基本原理
        4.3.2 误差校正方法
    4.4 组合导航系统可靠性分析
        4.4.1 惯组数据有效性检验及处理
        4.4.2 GNSS数据有效性检验
        4.4.3 GNSS数据异常及丢星策略
        4.4.4 滤波状态判断
        4.4.5 组合导航实时性研究
    4.5 组合导航时空误差补偿
        4.5.1 时间误差补偿
        4.5.2 空间误差补偿
    4.6 自适应卡尔曼滤波
        4.6.1 自适应因子构造
        4.6.2 算法流程
    4.7 仿真试验及结果分析
        4.7.1 仿真环境设计
        4.7.2 仿真试验一
        4.7.3 仿真试验二
        4.7.4 仿真试验三
    4.8 本章小结
5 SINS/GNSS组合导航非线性算法研究
    5.1 概述
    5.2 伪距/伪距率组合导航非线性系统模型
        5.2.1 系统状态方程
        5.2.2 系统观测方程
    5.3 非线性滤波算法
        5.3.1 扩展卡尔曼滤波EKF
        5.3.2 无迹卡尔曼滤波UKF
        5.3.3 粒子滤波PF
        5.3.4 无迹卡尔曼粒子滤波UPF
        5.3.5 UPF的改进算法
    5.4 抗差强跟踪UKF滤波算法
        5.4.1 M估计与等价权函数
        5.4.2 强跟踪滤波
        5.4.3 故障检测
        5.4.4 算法流程
    5.5 仿真试验及结果分析
        5.5.1 仿真试验一
        5.5.2 仿真试验二
    5.6 本章小结
6 组合导航系统设计与测试
    6.1 概述
    6.2 组合导航系统硬件设计
        6.2.1 导航计算机硬件介绍
        6.2.2 处理器介绍
        6.2.3 系统各设备介绍
    6.3 组合导航系统软件设计
        6.3.1 软件总体方案
        6.3.2 初值计算模块
        6.3.3 惯导解算模块
        6.3.4 组合导航模块
    6.4 半物理仿真试验
        6.4.1 试验方案概述
        6.4.2 试验结果分析
    6.5 跑车试验
        6.5.1 试验方案概述
        6.5.2 试验结果分析
    6.6 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录

(2)基于IMU的行人惯性导航系统研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
    1.3 行人惯性导航发展趋势
    1.4 论文的主要工作
    1.5 本章小结
2 行人惯性导航基础理论
    2.1 惯性导航基本原理
    2.2 惯性系
        2.2.1 地心惯性坐标系
        2.2.2 地心地固坐标系
        2.2.3 当地导航坐标系
        2.2.4 当地切平面坐标系
        2.2.5 载体坐标系
    2.3 姿态表示方法
        2.3.1 欧拉角姿态表示
        2.3.2 坐标转换矩阵
        2.3.3 四元素表示法
    2.4 姿态更新算法
        2.4.1 方向余弦矩阵姿态更新
        2.4.2 四元数姿态更新
        2.4.3 欧拉角姿态更新
        2.4.4 比力、速度、位置更新
    2.5 本章小结
3 算法及软件设计
    3.1 算法设计
        3.1.1 算法总体方案
        3.1.2 步行航位推算算法设计
        3.1.3 零速检测算法设计
        3.1.4 航向修正算法设计
        3.1.5 初始化
        3.1.6 姿态更新算法设计
    3.2 软件设计
        3.2.1 串口通讯
        3.2.2 WiFi通讯
    3.3 本章小结
4 硬件设计
    4.1 系统的总体设计方案
        4.1.1 IMU模块
        4.1.2 通讯模块
        4.1.3 电路设计
    4.2 系统调试
        4.2.1 电路测试
        4.2.2 软件测试
    4.3 本章小结
5 系统性能测试
    5.1 直线行走测试
    5.2 环形测试
    5.3 复杂路线
    5.4 误差分析
        5.4.1 IMU误差
        5.4.2 误差传播
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
    A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读硕士学位期间申请的软件着作权
    C.作者在攻读硕士学位期间申请的专利

(3)基于SINS/北斗的组合导航技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 北斗卫星导航系统发展概况
        1.2.2 捷联惯性导航系统发展概况
        1.2.3 GNSS/SINS组合导航系统研究现状
        1.2.4 粒子滤波算法研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文章节编排
第二章 SINS/北斗组合导航系统工作原理
    2.1 常用坐标系及坐标系的转换
        2.1.1 常用坐标系
        2.1.2 坐标系的互相转换
    2.2 北斗卫星导航系统(BDS)
        2.2.1 北斗卫星导航系统概述
        2.2.2 北斗卫星导航系统基本原理
        2.2.3 北斗卫星导航系统误差分析
    2.3 捷联惯性导航系统(SINS)
        2.3.1 捷联惯性导航系统基本原理
        2.3.2 捷联惯性导航系统误差分析
    2.4 SINS/北斗组合导航系统组合方式
        2.4.1 松组合
        2.4.2 紧组合
第三章 SINS/北斗组合导航系统中滤波算法的研究
    3.1 贝叶斯滤波算法
        3.1.1 贝叶斯定理
        3.1.2 递推贝叶斯算法
    3.2 扩展卡尔曼滤波算法
    3.3 蒙特卡罗积分
    3.4 粒子滤波算法
        3.4.1 粒子滤波概述
        3.4.2 序贯重要性采样算法
        3.4.3 粒子退化及重采样思想
        3.4.4 重要性密度函数的选取
        3.4.5 标准粒子滤波算法
        3.4.6 辅助粒子滤波
        3.4.7 正则化粒子滤波
    3.5 基于似然分布自适应调整的正则化粒子滤波
    3.6 算法性能仿真分析
        3.6.1 算法性能验证仿真系统模型
        3.6.2 仿真结果分析
第四章 ALD-RPF在SINS/北斗组合导航系统中的应用
    4.1 SINS/北斗组合导航系统数学模型
        4.1.1 SINS/北斗紧组合导航系统状态方程
        4.1.2 SINS/北斗紧组合导航系统观测方程
        4.1.3 紧组合系统模型
    4.2 SINS/北斗组合导航系统仿真
        4.2.1 紧组合仿真系统构建
        4.2.2 仿真流程设计
    4.3 紧组合EKF、RPF、ALD-RPF滤波及仿真结果对比分析
        4.3.1 EKF、RPF、ALD-RPF在SINS/北斗紧组合中的应用
        4.3.2 紧组合算法性能验证及仿真结果对比分析
第五章 结束语
参考文献
致谢

(4)SINS/WSN组合定位下采煤机精确位姿感知理论及技术研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
Extended Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景和意义
    1.3 研究对象概述及问题提出
    1.4 课题研究现状
    1.5 现有研究存在的问题
    1.6 研究内容及目标
    1.7 全文架构
2 采煤机动力学模型下捷联惯导解算误差补偿策略
    2.1 惯性导航方程
    2.2 采煤机动力学模型
    2.3 采煤机捷联惯导的误差补偿
    2.4 模型的仿真验证
    2.5 本章小结
3 采煤机运动学约束下的SINS测量误差校正
    3.1 引言
    3.2 采煤机SINS量测值校正
    3.3 采煤机FIS下SINS定位解算
    3.4 采煤机SINS零速校正
    3.5 实验验证
    3.6 本章小结
4 时间异步传输下SINS/WSN组合定位策略研究
    4.1 引言
    4.2 无线传感器网络构建
    4.3 组合定位系统时间异步问题提出
    4.4 基于UKF的异步融合算法
    4.5 定位模型实验验证
    4.6 本章小结
5 WSN失效下采煤机多模型容错组合定位策略研究
    5.1 引言
    5.2 决策树模型下的容错组合定位
    5.3 基于WSN测距误差校正的紧耦合定位策略
    5.4 多模型智能切换策略
    5.5 组合定位系统实验验证
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(5)基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究与实现(论文提纲范文)

摘要
Abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 加速度传感器研究现状
        1.2.2 Linux 系统发展现状
        1.2.3 运动轨迹检测研究现状
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文结构
第二章 运动轨迹检测相关技术
    2.1 轨迹检测系统原理
        2.1.1 加速度传感器工作原理
        2.1.2 坐标系转换原理
    2.2 Linux 驱动开发原理
        2.2.1 Linux I2C 子系统开发原理
        2.2.2 Linux INPUT 子系统开发原理
        2.2.3 Linux SYS 文件系统开发原理
    2.3 软件与硬件环境配置
    2.4 本章小结
第三章 误差处理算法研究与实现
    3.1 运动轨迹追踪系统误差模型
        3.1.1 系统误差来源分析
        3.1.2 系统误差建模
    3.2 卡尔曼滤波算法研究与实现
        3.2.1 卡尔曼滤波系统数学模型
        3.2.2 卡尔曼滤波的系统实现
    3.3 Linux 内核随机调度特性误差补偿法
        3.3.1 随机采样法误差预补偿算法原理
        3.3.2 Linux 系统调度随机性分析
        3.3.3 随机调度采样法的系统实现
    3.4 本章小结
第四章 系统设计与实现
    4.1 系统需求分析
    4.2 主要器件选型
        4.2.1 加速度传感器介绍
        4.2.2 MINI2440 开发板介绍
    4.3 硬件电路设计与系统初始化
        4.3.1 传感器电路设计
        4.3.2 MINI2440 平台电路设计
        4.3.3 平台初始化
    4.4 传感器驱动实现
        4.4.1 I2C 驱动设计与实现
        4.4.2 输入子系统驱动设计与实现
        4.4.3 SYS 文件系统实现
    4.5 系统性能优化研究与实现
        4.5.1 浮点平方根运算性能优化
        4.5.2 矩阵结构存储优化
    4.6 本章小结
第五章 系统验证与分析
    5.1 驱动测试
        5.1.1 驱动测试与验证
        5.1.2 驱动映射文件测试
    5.2 性能优化测试与分析
        5.2.1 平方根性能测试
        5.2.2 矩阵数组存期性能分析
    5.3 系统精度测试与分析
        5.3.1 静止状态数据采集与校准
        5.3.2 直线运动精度测试
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文主要工作总结
    6.2 相关课题工作的未来展望
参考文献
致谢

(6)激光雷达/惯性组合导航系统的一致性与最优估计问题研究(论文提纲范文)

表目录
图目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外激光雷达/惯性组合导航的研究现状
        1.2.1 国外激光雷达辅助导航技术研究现状
        1.2.2 国内激光雷达辅助导航技术研究现状
    1.3 基于特征量测的激光雷达/惯性组合导航系统基本问题分析
        1.3.1 基本问题分析
        1.3.2 点云特征提取
        1.3.3 激光雷达/惯性系统的量测一致性
        1.3.4 基于地标观测的组合导航状态估计
    1.4 论文的研究内容、组织结构和主要贡献
        1.4.1 研究内容与组织结构
        1.4.2 论文的主要贡献和创新点
第二章 基于地标观测的激光雷达/惯性组合导航算法模型
    2.1 激光雷达测量
        2.1.1 激光测距、扫描系统
        2.1.2 激光雷达/惯性组合系统空间量测几何模型
    2.2 基于地标特征观测的组合导航模型
        2.2.1 系统状态方程
        2.2.2 点特征条件下的量测方程
        2.2.3 线特征条件下的量测方程
        2.2.4 面特征条件下的量测方程
    2.3 地固坐标系中组合导航线性化滤波模型
        2.3.1 地固坐标系中的捷联惯性导航误差模型
        2.3.2 地固坐标系中的线性化地标观测方程
    2.4 组合导航地标观测的量测误差分析
        2.4.1 激光雷达/惯性组合系统的量测误差源及对组合导航影响
        2.4.2 扫描归化问题及其对组合导航影响
    2.5 本章小结
第三章 基于一致性优化的点云特征提取
    3.1 基于空间一致分割的参数化特征提取算法
        3.1.1 基于三维Hough 变换的全局特征提取
        3.1.2 三维Hough 变换的空间一致性问题
        3.1.3 基于对偶空间分割设计的三维Hough 变换
        3.1.4 实验验证与分析
    3.2 多尺度一致的点云局部特征提取
        3.2.1 多尺度理论基础
        3.2.2 基于几何流的多尺度特征提取算法
        3.2.3 实验验证与分析
    3.3 本章小结
第四章 激光雷达/惯性导航系统的量测一致性问题研究
    4.1 激光雷达/惯性导航系统的标定几何模型和量测方程
        4.1.1 激光雷达/惯性导航系统的标定几何模型及参考选择
        4.1.2 基于控制点量测的标定方程
        4.1.3 基于小角度假设的平差法标定
    4.2 基于控制点量测的最优标定算法
        4.2.1 控制点量测修正策略
        4.2.2 基于矢量观测的标定算法
    4.3 实验验证与比较
        4.3.1 实验基本情况
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 激光雷达/惯性组合导航可观性分析
    5.1 可观性概念
    5.2 地标观测下激光雷达/惯性导航可观性分析
        5.2.1 系统模型及地标观测分析
        5.2.2 点地标观测下激光雷达/惯性导航的可观性分析
        5.2.3 线、面特征地标观测下激光雷达/惯性导航的可观性分析
    5.3 实验验证与分析
        5.3.1 高精度惯导条件下的组合导航仿真实验
        5.3.2 低精度惯导条件下的组合导航仿真实验
        5.3.3 实际数据验证与分析
    5.4 本章小结
第六章 基于绝对/相对地标混合观测的全局状态估计
    6.1 基于绝对/相对地标混合观测的组合导航算法
        6.1.1 绝对/相对地标混合观测组合导航的基本思想
        6.1.2 导航参数和相对地标联合状态估计
    6.2 混合观测条件下系统状态收敛性分析
        6.2.1 相对地标的位置收敛性
        6.2.2 混合观测条件下导航参数的收敛性分析
    6.3 混合地标观测组合导航系统实验与分析
        6.3.1 实验方案
        6.3.2 实验结果与分析比较
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 论文总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 坐标系定义及地球模型参数
    A.1 常用坐标系的定义
    A.2 常用坐标系的相互转换
    A.3 地球模型参数
附录B 矩阵求逆公式
附录C 几种典型全三维扫描激光雷达

(7)余度MEMS-IMU的特性分析及系统关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 余度惯导系统的发展现状
        1.2.1 MEMS-IMU 研究概况
        1.2.2 器件级余度研究概况
    1.3 论文的研究背景和意义
    1.4 论文的内容和安排
第二章 余度MEMS-IMU 的特性分析及系统标定
    2.1 引言
    2.2 余度配置下MEMS-IMU 的特性分析
        2.2.1 余度配置下MEMS-IMU 的误差分析
        2.2.2 余度配置下MEMS-IMU 的误差模型建立
        2.2.3 余度配置对测量精度的影响
    2.3 六位置转动标定算法研究
        2.3.1 余度配置下MEMS 陀螺的六位置标定方法的推导
        2.3.2 余度配置下MEMS 加速度计的六位置标定方法的推导
        2.3.3 标定补偿后的导航效果分析
    2.4 本章小结
第三章 余度MEMS-IMU 信号去噪技术的研究
    3.1 引言
    3.2 传统滤波去噪方法
        3.2.1 中值平均滤波去噪
        3.2.2 IIR 数字滤波去噪
    3.3 小波去噪技术
        3.3.1 小波去噪原理
        3.3.2 MEMS 陀螺小波去噪性能分析
    3.4 基于时间序列分析的卡尔曼滤波去噪
        3.4.1 MEMS 陀螺随机误差的时间序列分析与建模
        3.4.2 卡尔曼滤波在MEMS 陀螺信号滤波中的应用
    3.5 本章小结
第四章 余度捷联惯导系统故障诊断技术的研究
    4.1 引言
    4.2 基于直接比较测量值方法的故障诊断方案
    4.3 基于广义似然比方法的故障诊断方案
    4.4 基于均值检验方法的故障诊断方案
    4.5 基于奇异值分解方法的故障诊断方案
    4.6 本章小结
第五章 余度系统的测试及性能分析
    5.1 引言
    5.2 余度系统重构方案
    5.3 余度系统的搭建
    5.4 余度系统性能仿真分析
    5.5 余度系统测试数据分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文主要工作总结
    6.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(9)捷联惯导方法在发射武器系统中的应用研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 论文研究的目的和意义
    1.2 捷联式惯性技术
        1.2.1 捷联式惯性导航系统简介
        1.2.2 捷联式惯性导航系统的关键技术
    1.3 课题的主要研究内容
2 捷联惯性导航原理及其数学模型
    2.1 坐标系及相关参数说明
        2.1.1 坐标系的定义
        2.1.2 坐标系之间的转换关系
        2.1.3 参数说明
    2.2 SINS基本工作原理
    2.3 初始对准
    2.4 姿态矩阵计算
        2.4.1 三参数法
        2.4.2 九参数法
        2.4.3 四参数法
        2.4.4 旋转矢量法
    2.5 姿态角的提取
    2.6 比力坐标转换
    2.7 速度V|-的计算
    2.8 位置矩阵的及时修正
    2.9 位置速率、地球速率和姿态速率的计算
    2.10 本章小节
3 捷联惯导方法应用到发射武器系统中的理论研究
    3.1 瞄准
    3.2 总体方案
    3.3 系统的力学编排
    3.4 惯性器件的选择
    3.5 本章小节
4 捷联惯导系统初始对准技术的研究
    4.1 解析粗对准
    4.2 精对准
    4.3 卡尔曼滤波精对准技术研究
        4.3.1 卡尔曼滤波原理
        4.3.2 SINS的误差模型
        4.3.3 系统方程和量测方程的建立
        4.3.4 卡尔曼滤波下的精对准仿真
    4.4 本章小结
5 捷联姿态更新算法研究
    5.1 基于四元数姿态更新算法
        5.1.1 毕卡逼近法
        5.1.2 四阶龙格库塔法
    5.2 基于旋转矢量姿态更新算法
        5.2.1 旋转矢量与四元数之间的关系
        5.2.2 旋转矢量微分方程
        5.2.3 旋转矢量微分方程的求解方法
    5.3 圆锥运动优化算法
        5.3.1 锥运动简介
        5.3.2 算法的优化
    5.4 算法的数字仿真
    5.5 角速率输入下的旋转矢量算法研究
    5.6 本章小节
6 系统的仿真研究
    6.1 转动轨迹的数学模型
    6.2 惯性器件的数学模型
        6.2.1 加速度计的数学模型
        6.2.2 陀螺仪的数学模型
    6.3 仿真程序编排
    6.4 初始数据的给定
    6.5 初始数据的计算
    6.6 仿真程序实现
        6.6.1 轨迹发生器模块
        6.6.2 加速度计仿真模块
        6.6.3 陀螺仪仿真模块
        6.6.4 SINS解算模块
    6.7 仿真结果及误差分析
        6.7.1 理想姿态角
        6.7.2 计算姿态角
        6.7.3 姿态角误差
        6.7.4 误差分析
    6.8 本章小节
结束语
致谢
参考文献

(10)风修正弹药尾翼组件机理研究及性能分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 弹药风修正技术发展概述
    1.3 国内外相关技术领域的研究进展
    1.4 本文的研究目的、研究内容和研究方法
第二章 风修正弹药尾翼组件工作原理分析
    2.1 引言
    2.2 概念及功能
    2.3 外部结构部件
    2.4 内部功能部件
    2.5 “风修正”工作原理浅析
    2.6 尾翼舵偏组合策略
    2.7 小结
第三章 风修正制导航弹制导控制系统原理分析
    3.1 引言
    3.2 制导控制系统组成
    3.3 舵回路分析
    3.4 稳定控制回路分析
    3.5 制导控制回路分析
    3.6 小结
第四章 风修正制导航弹运动建模、气动和弹道特性分析
    4.1 引言
    4.2 运动方程
    4.3 气动特性计算与分析
    4.4 弹道计算与仿真
    4.5 小结
第五章 结论
    5.1 本文工作总结
    5.2 进一步工作的建议
致谢
攻读硕士学位期间的主要工作
参考文献

四、捷联惯导系统非线性误差补偿的随机采样法(论文参考文献)

  • [1]基于SINS的组合导航技术研究[D]. 温哲君. 南京理工大学, 2020(01)
  • [2]基于IMU的行人惯性导航系统研究[D]. 郑亮. 重庆大学, 2018(04)
  • [3]基于SINS/北斗的组合导航技术研究[D]. 葛牧川. 内蒙古大学, 2017(11)
  • [4]SINS/WSN组合定位下采煤机精确位姿感知理论及技术研究[D]. 杨海. 中国矿业大学, 2016(03)
  • [5]基于加速度传感器的运动物体轨迹检测系统的研究与实现[D]. 鞠邓. 南京邮电大学, 2014(05)
  • [6]激光雷达/惯性组合导航系统的一致性与最优估计问题研究[D]. 章大勇. 国防科学技术大学, 2010(08)
  • [7]余度MEMS-IMU的特性分析及系统关键技术研究[D]. 黄徽. 南京航空航天大学, 2009(S2)
  • [8]捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术研究进展[J]. 冯志刚,刘彦,方昌华. 导弹与航天运载技术, 2007(03)
  • [9]捷联惯导方法在发射武器系统中的应用研究[D]. 牛绿原. 南京理工大学, 2007(01)
  • [10]风修正弹药尾翼组件机理研究及性能分析[D]. 董杨彪. 国防科学技术大学, 2006(05)

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捷联惯性导航系统非线性误差补偿的随机抽样方法
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