论文一种捷联惯性GPS陆基容错复合导航方案设计是适合惯性论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关惯性与速度有关吗开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
摘 要： 针对卫星或陆基导航信息出现故障时, 捷联惯性/GPS/陆基复合导航系统精度严重下降的问题, 设计了一种基于双状态χ2检验法的捷联惯性/GPS/陆基容错复合导航方案. 基于联邦滤波设计思想, 通过信息分配系数的自适应调节, 动态地控制GPS和陆基导航子系统的信息融合等级, 并利用两个状态递推器交替进行滤波校正和故障检测, 以实时修复和隔离故障子系统, 保证滤波的稳定性和精度. 仿真结果表明, 这种基于双状态χ2检验法的捷联惯性/GPS/陆基容错复合导航方案能够有效减小故障信息对组合精度的影响, 提高组合导航系统的精度和可靠性.
关键词： 惯性导航； 陆基导航； 卫星导航； 复合导航； 故障检测
中图分类号： TJ765；V241文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2015）05-0011-07[
Abstract： In order to improve the accuracy of SINS/GPS/landbased integrated navigation system when satellite or groundbased navigation fails, a novel faulttolerant integrated navigation scheme is designed based on twostate chisquare test. Based on Federal Filter, the integration level of landbased and GPS navigation subsystem can be adjusted dynamically by adaptive information distribution coefficients and adopt twostate propagator alternately for filtering correction and fault detection, to realtime repair and isolate the fault subsystem, and to ensure filter stability and accuracy. The simulation results show that the faulttolerant scheme can reduce the influence of fault on integrated navigation precision, and improve the accuracy and reliability of the integrated navigation system.
Key words： inertial navigation； landbased navigation； GPS； integrated navigation； fault detection
0引言
捷联惯导具有自主性强、 动态性高、 隐蔽性好以及短时精度高等优点, 但误差随时间积累[1-4].
而GPS定位精度高、 误差不随时间积累, 且具有全球性、 全天候的特点, 但其动态性和抗干扰能力较差[5]. 相比于GPS系统, 陆基导航系统在工作区内信号强度大且动态性要求低[6], 但定位精度相对较差, 和GPS系统有很强的互补性. 因而, 将SINS、 GPS和陆基导航系统进行优化组合配置, 合理分配系统间的信息流程, 对各子系统信息进行实时故障诊断和有效隔离, 能够实现系统性能优势互补及保证冗余信息的有效利用.
基于此, 本文设计一种SINS、 GPS以及陆基相结合的融合容错导航方案. 采用具有两级结构的分散化联邦滤波方法, 对信息分配系数进行自适应调节, 以抑制环境和GPS、 陆基导航子系统精度差异对滤波的动态扰动； 采用双状态χ2检验法, 利用两个状态递推器交替进行滤波校正和故障检测, 在避免故障污染的同时, 又可对故障子系统进行实时修复和隔离, 从而构成了一种高精度的捷联惯性/GPS/陆基容错复合导航系统.
1复合导航系统滤波模型
1.1复合导航系统状态方程
1.1.1捷联惯导系统误差模型
选择地理坐标系作为SINS导航解算的基本坐标系, 则SINS系统误差模型如下所示：
其中： FN为对应于SINS的9个误差参数（3个姿态误差, 3个速度误差, 3个位置误差）的系统动态矩阵, 为9×9阶的方阵； FI阵的元素可参考文献[7]的附录.
1.1.2GPS导航系统误差模型
在GPS定位测量误差源中, 接收机钟差是造成GPS定位的主要误差源, 即使采用差分工作方式亦无法消除这一误差源[8]. 在建立误差方程时, 考虑到载体的高动态特性, 加速度会造成钟频偏移. 因而选取状态变量δt,δf,δfa分别为接收机钟偏、 钟偏漂移和钟偏加速度漂移率, 则可得GPS误差方程为
1.1.3陆基导航系统误差模型
陆基导航系统中VOR（Very High Frequency Omnidirectional Radio Range）和DME（Distance Measuring Equipment）的误差包含两个分量[9]： 一个分量具有长的相关时间, 其模型可建立为随机偏置； 另一个分量具有短的相关时间, 其模型可建立为白噪声. 这些误差分量的均值事实上均为零. 取bV, eV分别表示有长相关时间及短相关时间的VOR误差分量, 其数学模型可写为
2复合导航系统的容错性滤波方案设计
单状态χ2检验法是复合导航系统故障检测常用的方法[10], 但直接将其应用于复合导航系统的故障检测会存在以下问题[11]： 由于在状态递推器中没有量测更新, 模型误差、 系统噪声和滤波初值误差会导致状态递推值偏离真实值, 使状态检测函数不能实时跟踪故障变化, 其直接结果是降低了检测灵敏性, 而周期性地用滤波结果来重置状态递推器又会使其受到故障污染. 双状态χ2检验法是在单状态χ2检验法的基础上发展起来的一种新的故障检验方法[12], 它是利用两个状态递推器, 交替地用子滤波器信息重置和故障检测. 并采用对状态元素进行单独检测的方法, 以获得故障对某一状态的影响程度大小.
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参考文献：
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