gps_mimu深组合技术研究

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1、分类号:密级:UDC:编号:工学博士学位论文GPS/MIMU深组合技术研究博士研究生:苗志勇指导教师:徐定杰教授学科、专业:控制科学与工程哈尔滨工程大学2016年6月万方数据万方数据分类号:密级:UDC:编号:工学博士学位论文GPS/MIMU深组合技术研究博士研究生:苗志勇指导教师:徐定杰教授学位级别:工学博士学科、专业:控制科学与工程所在单位:哈尔滨工程大学论文提交日期:2016年4月论文答辩日期:2016年6月学位授予单位:哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegr

2、eeofD.EngResearchonTechnologyofGPS/MIMUDeepIntegrationCandidate:MiaoZhiyongSupervisor:Prof.XuDingjieAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:April,2016DateofOralExamination:June,2016University:HarbinEngineeringUniversi

3、ty万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字):日期:年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学

4、有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字):导师(签字):日期:年月日年月日万方数据万方数据GPS/MIMU深组合技术研究摘要GPS/INS深组合(Deeply

5、Integrated,DI)技术是当前组合导航领域研究的热点。开展GPS/INS深组合技术的研究有助于把握组合导航技术的发展方向、掌握核心技术、打破西方发达国家的技术垄断局面。基于GPS和MEMS-IMU(MIMU)的深组合系统不仅定位精度高、动态性能好、抗干扰能力强,而且还具有低成本、低功耗、可集成化研发等优点,已成为深组合导航领域一个重要的研究方向。针对GPS/MIMU深组合技术涉及的MEMS惯性导航技术、GPS接收机技术和数据融合技术,本论文从MEMS惯性器件的随机误差分析、MIMU辅助GPS信号跟踪、矢量跟踪环和深组合系统设计4个方面进行

6、研究。主要工作包括以下几方面:1、针对Allan方差无法辨识MIMU随机误差时间变化特性的缺点,利用DAVAR能够体现噪声时变特性的优点,将其与Allan方差相结合,实现了分析MIMU随机误差时间变化特性的目的。随后针对传统MIMU随机误差的辨识需要存储大的数据量,离线计算的缺点,对在线MIMU随机误差辨识算法进行研究。针对等效ARMA方法建模过程复杂,不能有效辨识量化噪声的缺点,从Allan方差的数学模型出发,直接构建MIMU随机误差的非线性状态空间模型,利用非线性滤波实现MIMU随机误差的在线估计。论文以实际采集的ADIS16405MEMS陀

7、螺数据为例,仿真验证了DAVAR法和在线估计算法的有效性。2、针对MIMU辅助GPS跟踪环路的误差特性,首先详细介绍了DLL跟踪误差和PLL跟踪误差。随后以PLL为例,从数学模型和物理结构两方面出发,分析了MIMU辅助PLL设计。针对最优带宽处跟踪误差最小,将MIMU辅助PLL最优带宽设计问题转化为AFSA智能寻优过程,避免了传统方法需要求跟踪误差函数关于带宽导数这一复杂过程。针对MIMU辅助PLL的跟踪性能,以高运动条件为背景的三阶PLL为例,从最优带宽和跟踪门限带宽两个方面进行评价,结果显示:MIMU的辅助可以有效减小PLL跟踪误差,降低跟踪

8、门限带宽,提高跟踪环路的动态性能。此外,仿真结果还验证了只有在跟踪门限以下求得的最优带宽才有意义。3、由于非线性KF跟踪环路中滤波器的性

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