基于多传感器网络的导航系统完好性监测与信息融合研究

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1、中图分类号：TP277论文编号：102870314-S191学科分类号：081105硕士学位论文基于多传感器网络的导航系统完好性监测与信息融合研究研究生姓名黄帅学科、专业精密仪器及机械研究方向导航定位与测量指导教师刘海颖副研究员南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一四年一月万方数据万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchofNavigationSystemIntegrityMonitoringandInf

2、ormationFusionBasedonMulti-SensorsNetworkAThesisinPrecisionInstrumentandMachinerybyHuangShuaiAdvisedbyAssociateResearcherLiuHaiyingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary2014万方数据万方数据承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，

3、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：万方数据万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要基于多传感器网络的导航系统是一种新的导航系统设计理念，将多个导航传感器系统配置在载体（如飞行器、舰船等）的不同位置，为载体的导航提供冗余的分布式测量信息的同时，还能提供计算载体电子设备局部运动补偿的惯性信息。为了提高导航系统的

4、性能，本文对多传感器网络的完好性监测与信息融合关键技术进行研究，主要研究内容和创新点如下：（1）分析了多传感器导航系统的设计方法，给出了基于传感器网络的系统模型，并分析了多传感器数据融合结构。在此基础上着重研究了多传感器网络节点的最优化配置方法，给出了冗余传感器最优配置准则，使用平均故障时间参数对配置的可靠性进行分析，并利用单传感器可靠性贡献参数对导航系统的冗余传感器数目进行优化。由上述的研究，给出了一系列常用的传感器系统节点配置的最优化方案。（2）研究了多传感器导航系统的完好性监测方法，采用移动窗口广义似然比（MW-GLRT）完好性监测算法解决了广义似然比法（GLRT）

5、对于特征向量提取不精确和样本奇偶向量对故障的敏感程度随时间的累积而下降的问题，显著提高了导航系统的可靠性；针对导航冗余信息不足时只能判断故障而无法隔离故障的问题，采用小波变换结合奇偶校验的综合算法，通过选取小波基和小波分解层数使检测函数对传感器故障的敏感程度区别于载体的机动，将奇偶校验函数作为故障检测隔离的保险装置，通过阶跃和斜坡故障的仿真分析验证了上述算法的有效性。（3）研究了多传感器信息融合理论，分析了常用的滤波结构。在此基础上提出了虚拟传感器及其信息融合算法，对多传感器节点降阶处理后进行信息滤波融合，仿真验证可得单节点多传感器系统通过使用该融合算法能得到高精度的相对

6、于正交轴的测量估计值；进一步提出了一种适用于多节点导航系统的分布式信息融合算法，包括分布式系统结构、测量模型和融合算法，通过仿真验证可得，该算法充分利用了各节点的测量信息，有效提高了系统的状态估计性能。（4）建立了基于多传感器网络导航系统的数字仿真模型，包括轨迹生成、完好性监测、信息融合等模块；并设计一个半实物硬件仿真平台，并进行了初步实现。本文针对基于传感器网络的导航系统，研究了多传感器网络的完好性监测和信息融合新方法，针对其关键技术提出了有效的解决方法，在理论方法上取得了较好的创新性研究成果，为未来高性能导航系统设计提供一定的借鉴意义和应用价值。关键词：多传感器网络，

7、几何冗余配置，完好性监测，故障诊断及隔离，小波分析，信息融合，滤波结构I万方数据基于多传感器网络的导航系统完好性监测与信息融合研究ABSTRACTMulti-sensorsnetworknavigationsystemisatypeofsystemwithnewdesignconcept.Thesensorssystemsareinstalledindifferentlocationsofanaircraftorashiptoprovideredundantmeasuringinformationforthenavigatio