捷联惯性导航系统高阶导航算法研究

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2、、＊＊？？？－，．捷联惯性导航系统高阶导航算法研究■Ｍ学位申请人：熊明、游－獲＆‘导师姓名及职称：Ｔ国强副教授為０＇＇＇；、Ｖ；．暫：专业名称电气工程－如吉学科ｎ类；工学＇．一’‘＇一：．六：２０论文提交日期１６年０５月右说麵ADissertationSubmittedtoZhengzhouUniversityofLightIndustryfortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringS

3、cienceResearchonHigher-orderAlgorithmofStrap-downInertialNavigationSystemCandidate:XiongMingSupervisor:Dr.DingGuo-qiangMajor:ElectricEngineeringSchoolofElectronicsandInformationEngineeringZhengzhouUniversityofLightIndustryZhengzhou450002,P.R.ChinaJune2016

4、Ｉ郑州轻工业学院学位论文原创性声明：所呈交的学位论文本人郑重声明，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。，均已在文中作出了明确的声明并表示了谢意一切相关的法律责任本人学位论文与资料若有不实。，愿意承担学位论文作者签名：心娘年含月巧日关刚轻王业学院学位论文知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定：研究生在校攻读学位

5、期，即间论文工作的知识产权单位属于郑州径工业学院。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可ｋ乂将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索Ｗ采用影印、，可缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证毕业后结合，，一律注明作者单位为郑州轻工业学院学位论文研究课题再撰写的文章。保密论文待解密后适用本声明。／学位论文作者签名：說鸣指导教师签名：＾七令如６年各月Ｋ曰ｆ年月ｆ日ｙ／Ｉ摘要捷联惯性导航系

6、统因其体积小、结构简单、成本低和易于维护的特点，被广泛地应用到各个领域，是一种十分优秀的惯性导航技术。而设计计算性能优越的导航算法，有利于提高捷联惯性导航系统的导航精度。本文从提高捷联惯性导航系统导航精度的实际需求出发，对捷联惯性导航系统姿态更新技术误差模型的建立以及滤波算法的实现开展深入研究。首先，本文对欧拉角法、四元数法和Rodrigues参数法等姿态描述方法展开了系统的研究，并推导分析这几种载体姿态描述方法之间的相互转换关系；提出了基于对偶四元数的姿态描述方法，并根据四元数的传递对准误差模型，建立了

7、加性对偶四元数传递对准误差模型；本文对两种误差模型进行对比研究并进行仿真实验，仿真结果验证了基于对偶四元数误差模型的算法计算性能的优越性，为新型捷联惯性导航系统姿态描述方法和误差模型建立的研究提供了重要的参考依据。然后，本文通过对Bayesian最优滤波理论的详细分析，分析推理了基于无迹变换的无迹卡尔曼滤波UKF滤波算法、基于插值逼近的Stirling多项式插值滤波算法以及中心差分滤波CDKF算法的理论基础和实现方法；之后对基于球面容积准则的容积卡尔曼滤波CKF算法进行理论分析，并在此基础上分析推理了CK

8、F算法和高阶CKF算法的实现方法，从理论上分析推导了高阶CKF在捷联惯性导航系统中应用的可行性及其计算精度优势，为高阶CKF算法在惯性导航的工程应用奠定了理论基础；接着文章针对高分辨率机载SAR运动补偿问题，建立了基于SINS/GPS组合导航系统的误差模型，利用本文所提出的高阶CKF来开展机载SAR运动过程中姿态解算，并进行了仿真实验。经过仿真分析，验证了高阶CKF算法具有计算精度高、收敛速度快的特点，计算性能十分优越。最后，