fog捷联%2fgps组合航姿系统中数据处理及信息融合技术的研究

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1、东南大学博士学位论文FOG捷联/GPS组合航姿系统中数据处理及信息融合技术的研究姓名：叶松申请学位级别：博士专业：导航、制导与控制指导教师：万德钧20041207蒙鸯大学薅圭学谴论交摘要如何有效地处理多导航系统的数据是当今导航技术中研究的热点之一，其中，研究由FOG(光纤陀螺仪)捷联系统和GPS姿态测量系统组成的组合航姿测量系统的数据处理方法更是一个重要的研究分支，本文就舰船FOG捷联dOPS组合航姿测量系统的一些关键技术进行了深入的研究，取得了一定的成果。所傲的主要工作可蝗纳为以下几个方面：(1)在对国内、外两种不同型号和不同工作方式的IFOG(干涉式光纤陀螺)产品进行实际

2、测试计算的基础上，结合IFOG在舰船航姿系统中的应用，营次对部分性能指标的可比性问题进行了深入分析和讨论。作为将IFOO应用于舰船航姿系统的关键一步，本文所述的比较方法具有较高的实用参考价值。(2)编制并使用了IFOG“测试程序’’和“分析程亭’’，有效地提高了工作效率。其中，“测试程序"与SMT-I型三轴模拟台紧密结合，具有自动化程度高、实时监视采集数据、使用简便灵活和声音提示等特点；“分析程序”与“测试程序"的配合使用，使数据分析过程大大简化，具有自动化程度高、多项指标分析和操作方便等特点。(3)酋次提出了IFOG标度因数非线性最大点出现区域的盘动探测方法，缕合转台自由摆

3、实验，成功地探测出IFOG的最大和次大标度因数非线性出现区域，实验结果验证了该方法的有效性。(4)在对大量的实验数据进行分析的基础上，建立了11=00输出信号的数学模型，包括改进的静基座下IFOG输如信号的数学模型和动基座下IFOG输出信号的数学模型。(5)首次提出了基于小波变换的动态环境中光纤陀螺信号滤波方法，并用实测数据验证了该方法的有效性。(6)通过对GPS-Beeline姿态系统的大量实验测试，总结出GPS姿态系统在实际应用中应注意的各个方面；首次发现GPS姿态测量中存在的长期非Best现象，并对其产生原因作了初步分析，指出该现象的发生很可能是由于卫星星座形状对GPS

4、姿态测量造成影响的结果；另外，在借鉴国终GPS姿态测量系统成功经验的基础上，对我们在自行开发GPS姿态测量系统中应该注意的一些问题进行了探讨。(7)基于所选择的导航坐标系(东北天地理坐标系)，首次详细推导了舰船捷联／GPS惯性组合航姿系统的数学模型，并设计了皇适应卡尔曼滤波器；仿真结果表明，本文所设计的翻适应卡尔曼滤波器稳定性好，能够快速有效地估计出组合系统的系统噪声方差阵Q和观测噪声矩阵R，从而有效提高组合航姿系统姿态测量的估计精度，滤波稳定后的统计特性均优于单独使用GPS定饿测姿系统装捷联攒性系统，同时对其它主要导航参数的估计精度也有较大的改善，滤波效果良好。(8)完成了

5、“舰船FOG／GPS组合航姿系统”的软、硬件设计与实验样机的研制。关键词t姿态测量，光纤陀螺，标度因数非线性，全球定位系统(GpS)，捷联惯性系统(SINS)，小波，囱适应卡尔曼滤波，组合姿态航向系统I东南大学博士学位论文ABSTRACTHowtoeffectivelydealwiththemulti-navigationsystems’dataisoneoffocusesinthenavigationtechnologyatpresent,especiallythedataprocessingtechnologyofthesyntheticnavigationsystems

6、consistingofFOGStrapdownnavigationsystemandGPSnavigationsystem．Inthispaper,severalcriticaltechnologiesinthedataprocessingmethodologyoftheFOGStrapdown／GPSintegratedattitudeandheadingsystemarestudied，andthedetailsofthethesisare觞follows：OnthebasisoftestingandanalyzingtwokindsofIFOGsincludingad

7、omesticclose·loopIFOGandaforeignopen-loopIFOG，themeansofselectingbetteroneisgiven．Bythismeans，theproblemofwhichkindofIFOGshouldbeselectedwhichisoneofveryimportantstepsintheprocessoftheintegratedattitudeandheadingsystemissolvedsatisfactorily．AnewIFOGTesti