高空飛行器INS-GNSS-CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、高空飛行器由于其高機(jī)動(dòng)特性在國(guó)內(nèi)外軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。由于考慮到其特殊的軍事等應(yīng)用場(chǎng)合，高空飛行器能否具備高精度的導(dǎo)航能力成為了研究的重中之重。為有效提高高空飛行器的導(dǎo)航精度，將幾種各具優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)航子系統(tǒng)有機(jī)組合構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)的方法應(yīng)運(yùn)而生。
　　本文在此基礎(chǔ)上分析了慣性導(dǎo)航、全球?qū)Ш叫l(wèi)星、天文導(dǎo)航系統(tǒng)各自的工作原理及特點(diǎn)，并重點(diǎn)研究與分析了INS/GNSS/CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于高空飛行器上時(shí)會(huì)遇到的問(wèn)題及相

2、應(yīng)解決辦法。主要研究工作在以下幾點(diǎn)：
　　1）對(duì)INS/GNSS/CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了推導(dǎo)，其中包括INS誤差方程、GNSS動(dòng)態(tài)定位、CNS高精度定姿原理以及組合導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)建。并針對(duì)各導(dǎo)航子系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)組成了位置、速度及姿態(tài)全組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　2）對(duì)于INS/GNSS/CNS多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合過(guò)程中存在的量測(cè)不同步問(wèn)題進(jìn)行了研究，并采用異步信息融合的方式解決該問(wèn)題；同時(shí)分析了GNSS量測(cè)滯后問(wèn)題給導(dǎo)

3、航解算帶來(lái)的誤差，以INS量測(cè)輸出為準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行滯后補(bǔ)償。最后給出了一種含滯后補(bǔ)償?shù)腎NS/GNSS/CNS組合系統(tǒng)集中式異步信息融合算法，仿真結(jié)果也表明，該算法能夠很好的解決該組合導(dǎo)航系統(tǒng)的量測(cè)不同步以及GNSS滯后帶來(lái)的影響。
　　3）為有效提高INS/GNSS/CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)容錯(cuò)性能，同時(shí)降低導(dǎo)航系統(tǒng)濾波解算復(fù)雜度來(lái)提高導(dǎo)航解算的實(shí)時(shí)性，提出采用分布式的聯(lián)邦濾波器對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行濾波解算；而聯(lián)邦濾波算法中主濾波器信息的分

4、配方式與導(dǎo)航解算精度相關(guān)，同時(shí)考慮到常規(guī)信息均值分配算法無(wú)法反映濾波過(guò)程中子濾波器的實(shí)時(shí)解算精度，因此本文提出一種動(dòng)態(tài)矢量信息分配方式的聯(lián)邦濾波算法，該算法結(jié)合濾波器每一時(shí)刻的各導(dǎo)航子系統(tǒng)可觀測(cè)程度以及各子濾波器濾波精度，能夠有效解決常規(guī)信息分配方法帶來(lái)的影響。最后仿真結(jié)果表明，該算法與常規(guī)聯(lián)邦濾波相比較，導(dǎo)航精度有了很大程度的提高。
　　4）針對(duì)INS/GNSS/CNS組合導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航濾波解算過(guò)程中模型誤差問(wèn)題進(jìn)行了研究，包括狀