检索结果-内蒙古大学图书馆

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第1期48卷 146-154页

作者：刘慧敏王振杰单瑞陆凯中国地质调查局青岛海洋地质研究所山东青岛266071 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国石油大学(华东)海洋空间与信息学院山东青岛266580

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的... 详细信息

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的弹性自适应滤波算法。所提算法以不含模型误差的标准信息滤波器为主滤波器,分别构造了观测函数模型及动力学函数模型误差补偿滤波器,对两类模型误差进行补偿。所提方法强调模型补偿项的弹性自适应估计和状态参数的弹性组合,提高了时变模型误差估计的稳定性。半物理仿真实验结果表明,基于函数模型补偿的弹性自适应滤波算法可以有效地估计观测模型和载体动力学模型误差项,水下拖体的三维位置偏差在0.2 m以内,两类模型误差的影响基本消除,明显提高了载体动态参数的估计精度。

关键词：观测模型误差动力学模型误差信息滤波弹性自适应滤波模型补偿

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INS/GNSS组合导航函数模型误差补偿研究

INS/GNSS组合导航函数模型误差补偿研究

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作者：龙星宇中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)与全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)结合的组合导航系统在可用性、连续性、可靠性方面能为用户提供更高的保障。然而INS/GNSS组合导航系统由于惯性传感器存在... 详细信息

惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)与全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)结合的组合导航系统在可用性、连续性、可靠性方面能为用户提供更高的保障。然而INS/GNSS组合导航系统由于惯性传感器存在系统误差,并随时间累积,因此组合导航系统的导航定位精度高度依赖GNSS,一旦GNSS信号发生中断,组合导航系统的定位精度和可靠性持续下降。本文针对GNSS中断时的组合导航系统的定位精度维持问题进行了研究,内容涵盖了INS导航算法,惯性元件随机噪声分析、INS/GNSS组合导航定位算法、函数模型误差补偿等内容。论文主要工作与创新点如下:1.研究了地理坐标系为导航坐标系的捷联惯性导航系统更新算法,推导了以等效旋转矢量为基础的初等旋转矢量,给出了惯性导航的算例,算例表明动态运动情况下,惯性导航系统误差发散极快,难以单独胜任导航定位任务。推导了捷联惯性导航系统的误差方程,给出了松组合与紧组合的卡尔曼滤波状态方程和观测方程的具体实现。2.本文研究了惯性元件误差模型,使用了Allan方差分析法对惯性元件的随机噪声量化和辨识,并给出了精度指标。基于Allan方差技术,分析了低成本六轴惯性传感器3DMGX-5-25的随机误差。结果显示3DM-GX-25主要受到随机游走与零偏噪声的影响,在长相关时间上零偏是主要噪声。3.文章给出了一阶高斯马尔科夫模型的参数估计的自相关方法,并给出自相关分析法的近似精度计算方法。文章提出了小波降噪技术提高参数估计的办法,最后以STIM300的静态数据为例,论证自相关分析法的不足。针对自相关分析的估计精度不高或惯性元件不具备明显相关性的问题,研究使用自回归移动平均模型代替一阶高斯马尔科夫模型。给出了相关实验验证自回归移动平均模型的可行性。实验表明自回归模型误差并不高于一阶高斯马尔科夫模型,一阶自回归与一阶移动平均模型的精度优于一阶高斯马尔科夫模型。4.针对动力学模型存在一定误差的情况,本研究提出了使用修正动力学模型对系统误差进行预测。文章给出了修正动力学模型以及预测方差的数学表达式,并将以此方法弥补卫星中断下,组合导航系统定位误差发散的问题。实验表明新的动力学模型修正的方法在一定程度上能够抑制组合导航系统误差发散。

关键词：组合导航系统艾伦方差自相关分析自回归移动平均模型动力学模型误差

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基于扩展Kalman滤波的导航卫星自主定轨及误差分析

基于扩展Kalman滤波的导航卫星自主定轨及误差分析

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第八届中国卫星导航学术年会

作者：杨玉婷刘晨帆闫芳君李龄北京卫星导航中心

我国北斗卫星导航系统正处于建设阶段,由区域性服务向全球服务发展。卫星导航系统主要依托地面运控支持,一旦地面运控系统因自然灾害或人为因素而遭到破坏,卫星导航系统将会陷入瘫痪,PNT服务质量将无法保证。另一方面,我国卫星导航系统... 详细信息

我国北斗卫星导航系统正处于建设阶段,由区域性服务向全球服务发展。卫星导航系统主要依托地面运控支持,一旦地面运控系统因自然灾害或人为因素而遭到破坏,卫星导航系统将会陷入瘫痪,PNT服务质量将无法保证。另一方面,我国卫星导航系统无法实现全球布站,一旦卫星出境,将无法更新导航电文,而PNT服务质量变差。因此,为了增强卫星导航系统的抗打击、抗摧毁能力以及实现我国卫星导航系统全球PNT服务,卫星导航系统需具备独立自主运行能力。本文主要针对导航卫星自主运行时卫星轨道确定方法及定轨精度影响因素进行分析,实际工程中卫星导航系统自主运行星载处理能力以及存储容量十分有限时,通过采用扩展Kalman滤波来完成定轨实现卫星轨道确定,通过理论分析轨道动力学模型误差和观测误差对定轨结果的影响。实验计算证明,卫星轨道动力学模型误差和观测误差都会导致扩展Kalman滤波定轨结果发散。

关键词：扩展Kalman滤波自主定轨动力学模型误差观测误差

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抗差自适应Kalman滤波及其在GNSS测姿系统中的应用

抗差自适应Kalman滤波及其在GNSS测姿系统中的应用

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作者：程明飞华东师范大学

学位级别：硕士

当观测条件不好、载体动态性较强时,不可避免的会出现观测异常以及动力学模型误差,这两种误差会影响基于标准Kalman滤波的GNSS导航定位系统解的精度,严重时甚至导致滤波发散。随着GNSS技术的发展,对动态应用的需求不断增多,对精度的要... 详细信息

当观测条件不好、载体动态性较强时,不可避免的会出现观测异常以及动力学模型误差,这两种误差会影响基于标准Kalman滤波的GNSS导航定位系统解的精度,严重时甚至导致滤波发散。随着GNSS技术的发展,对动态应用的需求不断增多,对精度的要求也更严格,从而十分有必要对Kalman滤波的改进算法进行研究。本文则主要对抗差自适应Kalman滤波技术进行了较为深入的研究。针对该研究课题,主要研究内容和创新点如下：1.对标准Kalman滤波技术进行了详细的介绍与分析。深入剖析了该滤波器的本质,证明了其具有良好的统计特性,是一款性能良好的无偏估计器。着重分析了其关键点即滤波增益的影响因子,进而导出了该滤波器能得出最佳估值的关键所在,以及可能会对其产生严重影响的几种误差,为设计抗差自适应Kalman滤波算法奠定基础。2.对会严重影响标准Kalman滤波精度与可靠性的观测异常和动力学模型误差进行了研究,论述了这两种误差产生的缘由以及不可避免性,给出了它们各自的误差影响函数。在对误差研究的基础上,构造了预测残差统计量、状态不符值统计量、方差分量比统计量三种能够灵敏反映误差真实情况的统计量。结合一组实测的静态GPS观测数据,证明了预测残差统计量、状态不符值统计量均能够有效反映观测事实和运动事实。3.提出了一种新的基于主分量分析用于抑制周期性误差的自动建模方法。对现有的多种用于抑制周期性误差的自动建模方法进行了比较分析,论述了它们各自在周期性误差的处理中的优点以及局限性。详细介绍了主分量分析的理论模型,并通过三组模拟实验,与FFT的处理结果进行比较,结果证明本文提出的方法用于处理不规则周期性误差时具有更好的效果。4.对常用的多种自适应Kalman滤波进行了总结和分类,简要的介绍了各种滤波算法的理论和模型,分析了它们在处理各种误差时的优缺点,并对各种自适应算法进行了比较分析。结果表明,不同滤波算法在抑制误差影响时侧重点各不相同,对于观测异常和运动异常的情况,抗差自适应Kalman滤波相比其他滤波算法可取得相对较好的效果。5.将抗差自适应Kalman滤波技术应用于GPS姿态测量系统,根据动态旋转台实验,对该算法的可行性及精度进行检验与分析。实验结果表明,本文在测姿系统中所使用的抗差自适应Kalman滤波技术是完全可行的。相比标准Kalman滤波的处理结果,抗差自适应Kalman滤波能够有效抑制观测异常的影响,提高滤波解的精度。

关键词：抗差自适应Kalman滤波观测异常动力学模型误差统计量主分量分析

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混迭频率估计在低轨卫星动力学模型误差补偿中的应用

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宇航学报 2008年第2期29卷 449-455页

作者：段晓君潘晓刚王炯琦国防科技大学理学院数学与系统科学系长沙410073

低轨卫星的动力学模型误差是影响定轨精度的重要因素。首先,在不进行动力学模型补偿的前提下,定轨误差会同时包含观测误差和动力学模型误差,证明了达到最优批处理精度的观测数据量的理论结果,得到其最高定轨精度的理论表达式,并经数值... 详细信息

低轨卫星的动力学模型误差是影响定轨精度的重要因素。首先,在不进行动力学模型补偿的前提下,定轨误差会同时包含观测误差和动力学模型误差,证明了达到最优批处理精度的观测数据量的理论结果,得到其最高定轨精度的理论表达式,并经数值实例验证。其次,从轨道特征提取入手,对卫星动力学模型中不能准确模制的部分采用频谱特征分析后的混迭频率估计,基于多项式调幅的三角基函数,通过结合基追踪的ESPRIT方法进行混迭频率的解耦估计确定最优拟合模型,由此建立动力学误差补偿的参数模型和互迭代卫星轨道估计算法,减小了动力学模型误差对定轨精度的影响,证明了其算法性能优于最小二乘算法。计算结果表明,该方法能有效消减动力学模型误差对定轨精度的影响。

关键词：动力学模型误差混迭频率估计定轨

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