基于多尺度的组合导林雪原中国科技出版传媒股份有限公司9787030667014 导航系统研究普通大众 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

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目录前言第1章 绪论 11.1 组合导航系统的发展概述 11.2 组合导航系统概述 21.2.1 几种导航系统简介 21.2.2 基于惯导航的组合导航系统简介 41.2.3 导航常用坐标系 51.2.4 导航坐标系之间的变换 61.3 信息融合技术在组合导航中的应用研究 81.3.1 信息融合技术简介 81.3.2 多传感器信息融合技术研究概况及发展 91.3.3 多传感器信息融合算法概况与发展 101.4 多尺度估计理论 111.4.1 多尺度估计理论的提出与发展 111.4.2 多尺度估计理论的应用 121.4.3 多尺度估计理论在组合导航系统中的应用 141.5 本节主要内容 15参考文献 15第2章 小波分析及多尺度系统理论基础 192.1 短时傅里叶变换 192.2 小波变换 212.2.1 连续小波变换 212.2.2 离散栅格下的小波变换 232.2.3 母小波 242.3 小波框架 252.3.1 框架 252.3.2 Riesz基与正交基 262.3.3 小波框架的生成 282.4 多尺度分析 302.4.1 多尺度分析的定义和基本质 312.4.2 正交小波的构造条件 342.4.3 Daubechies小波的构造 392.4.4 Mallat算法 452.5 小 482.5.1 小分解的思想 482.5.2 小定义与质 492.6 多尺度系统理论 522.7 本章小结 56参考文献 56第3章 卫星/惯组合导航及其优滤波算法 573.1 引言 573.2 系统状态估计 583.2.1 线系统描述 583.2.2 卡尔曼滤波算法 593.2.3 扩展卡尔曼滤波算法 613.2.4 无迹卡尔曼滤波算法 663.2.5 粒子滤波算法 693.3 GPS/惯组合模式 743.3.1 松散组合 743.3.2 紧密组合 763.3.3 组合模式的选择说明 773.4 基于位置、速度的组合导航系统的数学模型 783.4.1 组合导航系统的状态方程 783.4.2 组合导航系统的量测方程 803.4.3 系统方程的离散化 823.5 卡尔曼滤波器的设计与实现 823.5.1 卡尔曼滤波器 833.5.2 卡尔曼滤波器在组合导航中的应用形式 843.6 基于伪距、伪距率的组合导航系统的数学模型 843.6.1 组合导航系统的状态方程 843.6.2 组合导航系统的量测方程 853.7 本章小结 88参考文献 88第4章 小波降噪技术及其在组合导航系统中的应用 894.1 引言 894.2 离散小波变换的快速变化 904.2.1 Mallat快速离散小波变换 904.2.2 单子带重构算法 914.2.3 陀螺信号验证 924.3 小频带分析在陀螺信号中的应用 964.3.1 小的基本概念与频域特征 964.3.2 小频带分析算法 974.3.3 陀螺信号频带分析 974.4 Mallat算法在陀螺信号中的应用 994.4.1 陀螺信号的数学模型 994.4.2 小动态阈值去噪算法 1004.4.3 小阈值去噪结果分析 1014.5 陀螺漂移提取与动态标定 1034.5.1 漂移的提取 1034.5.2 不同尺度小波系数标定结果比较 1044.5.3 Allan分析结果 1074.6 本章小结 109参考文献 109第5章 基于量测预处理的组合导航系统 1115.1 引言 1115.2 系统描述 1115.3 信号的多尺度表示 1125.4 动态系统的多尺度分解 1145.5 基于小波降噪误差方差模型的组合导航技术 1195.5.1 GPS小波去噪的误差方差试验 1195.5.2 基于小波降噪误差方差模型的组合导航试验 1225.6 基于小波降噪与分布模型的组合导航算法 1245.6.1 多尺度分析 1255.6.2 基于降噪与分布模型的融合估计 1265.6.3 试验及分析 1275.7 基于多尺度预处理的组合导航系统 1315.7.1 基于多尺度预处理的组合导航系统模型 11315.7.2 基于多尺度预处理的组合导航系统模型 21405.8 本章小结 143参考文献 143第6章 基于多尺度的组合导航系统滤波算法 1456.1 GPS的多尺度滤波算法估计 1456.1.1 概述 1456.1.2 运动载体动态模型的建立 1476.1.3 GPS动态滤波模型的建立 1516.1.4 单传感器单模型动态系统多尺度估计 1566.2 多传感器多尺度组合导航系统的信息融合算法 1756.2.1 GPS/SST/SINS多组合导航系统数学模型 1766.2.2 算法描述 1776.2.3 系统分块算法 1776.2.4 系统多尺度描述 1846.2.5 系统的多尺度滤波算法 1866.2.6 试验及分析 1876.3 多传感器组合导航系统的多尺度分布式滤波算法 1906.3.1 多尺度融合算法的建立 1916.3.2 基于尺度的分布式融合算法 1956.3.3 试验及分析 1996.4 多传感器组合导航系统的多尺度多模型算法 16.4.1 概述 16.4.2 交互式多模型算法 16.4.3 多尺度多模型融合算法 36.4.4 试验及分析 76.5 本章小结 9参考文献 9第7章 多传感器组合导航系统的异步融合算法 2107.1 引言 2107.2 顺序量测异步融合 2117.2.1 问题描述 2117.2.2 顺序量测异步融合算法 2127.2.3 常规信息异步融合算法 2147.3 非等间隔异步融合算法在组合导航系统中的应用 2157.3.1 高度辅助的SAR/INS组合导航系统 2167.3.2 非等间隔及解决量测滞后的组合算法研究 2187.4 基于状态方程多尺度变换的多传感器组合导航系统异步融合算法 2227.4.1 系统描述 2237.4.2 系统模型的建立 2247.4.3 融合算法的建立 2257.4.4 试验及分析 2267.5 多传感器组合导航系统的多尺度异步序贯滤波算法 2297.5.1 系统描述 2297.5.2 多尺度同步序贯卡尔曼滤波器 2327.5.3 多尺度异步序贯滤波融合算法 2397.5.4 试验及分析 2427.6 本章小结 244参考文献 245第8章 组合导航系统的故障检测算法 2468.1 引言 2468.2 系统级的故障检测及隔离 2478.2.1 状态χ2检验法 2478.2.2 残差χ2检验法 2498.3 滤波算法的一致检验 2508.3.1 一致检验的准则 2508.3.2 新息的一致检验 2518.3.3 试验及分析 2528.4 SINS的故障检测技术 2548.5 航迹起始算法2558.5.1 航迹起始波门的形状和尺 2568.5.2 直观法 2598.5.3 逻辑法 2608.5.4 修正的逻辑法 2618.6 基于航迹起始的北斗/SINS组合导航的故障检测算法 2628.6.1 组合起始时北斗卫星导航系统检测算法 2628.6.2 系统组合时北斗卫星导航系统故障检测算法 2648.6.3 试验及分析 2658.7 故障隔离的容错联邦滤波 2668.7.1 容错联邦滤波器设计 2678.7.2 容错联邦滤波器分析 2718.7.3 试验及分析 2738.8 本章小结 279参考文献 279

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第

l

章绪论

pan style="font-family:宋体">．

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组合导航系统的发展概述

导航的目的在于通过某种手段或者使用某种方法，使载体、、经济、便捷地在的时间内，按照特定的航线，到达目的地。现代导航体系中常用的导航系统主括全球导航卫星系统

(global;navigation;satellite;system

．

GNSS)

、惯导航系统

(inertial;navigation;system

，

INS)

、地磁导航系统、多普勒测速系统、天文导航系统

(celestial;navi

‘

gation;system

，

S)

等。其中人们常使用的导航系统是。

INS

及

GNSS

。

世纪

90

年代美国开始研发全球定位系统

(global;laosltionmg;system

．

GPS)

．随后世界范围内很多国家及地区开展了对卫星导航的研究括俄罗斯的

GLONASS

、欧洲的

Galileo

系统、中国的北斗卫星导航系统、印度的区域导航卫星系统等，这些卫星导航系统能够在全球范围内为用户提供全天候、高精度的位置、速度及时问等信息。尽管卫星导航在军用及民用领域内显示了它巨大的优势，但是卫星导航的卫星信号更新频率低，信号容易受到载体运动、外界干扰和环境遮挡等因素的影响，从而限制了它在复杂恶劣环境中的应用。建立在惯原理上的

INS

不需要任何外来信息，也不会向外辐射任何信息，仅靠惯系统本身能够全天候在全球范围内任何环境中自主、隐蔽、连续行三维定位和三维定向。但是随着时间的增加，

INS

的陀螺仪和加速度计的误差会迅速累积，从而导致定位精度下降甚发散，这个缺点使它难以满足运载体长航时的导航需求。使用

INS

与

GNSS

GNSS

可以为

INS

连续地提供位置修正，从而控制其间累积的误差；

INS

为

GNSS

提供可参考的导航信息，

GNSS

的抗干扰能力和高动态能，提高导航系统的整体能。基于以上优点，从

世纪

60

年代组合导航系统诞生起，

GNSS

／

INS

组合导航系统便成了研究的热点之一，并应用在了民用及军用领域。

组合导航系统发展今，

GNSS

／

INS

松散组合导航系统及紧密组合导航系统是常用的组合方式。在强干扰和高动态环境中，

GNSS

对信号失锁引起组合导航系统能下降。而传统的松散组合导航与紧密组合导航从根本上来说都是使用

GNSS

对

INS

GNSS

的辅助，当

GNSS

能下降时，组合导航系统能也会下降，如卫星信号长时间失锁，甚会引起导航滤波发散。为了在高动态、强干扰环境下组合导航系统能，

GPS

／

INS

超紧密组合导航系统作为一种更深层次的组合导航系统的研究热点。

GPS

／

INS

超紧密组合导航系统采用

GPS

接收机的原始

I/O

信号作为量测信息，并且对接收机的结行改变使捷联式惯导航系统

(strap

．

down;inertial;navigation;system

，

SINS)

与

GPS

的结合更加紧密。一方面

GPS

能为

SINS

提供误差修正信息来提高导航精度；另一方面利用修正后的

SINS

信息为

GPS

跟踪环路提供辅助信息，从而接收机对卫星信号的捕获能力，同时由于组合导航系统的结构发生了根本上的改变，可以使用低精度的惯器件来降低组合导航系统的成本。随着科技的发展，人们对导航系统能的要求越来越高，超紧密组合因为其的优点必将得到广泛的应用。

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．

2

组合导航系统概述

导航是为了将运动物体导引到目的地，提供实时的位置、速度和姿态等信息，涉及多学科的一门综合技术。在以前可以通过人工观测星体、地貌来确定观测地点的位置，现在可用于导航的信息源越来越多，由不同类型传感器组成的导航系统种类变得十分多样化，惯导航系统、天文导航系统、卫星导航系统、无线电导航系统作为已经广泛使用的传统导航系统，依然发挥它们的主体优势，除此以外地形匹配系统、地磁导航系统、重力场导航系统等在一些特定的场合也发挥了重要作用。

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．

2

．

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几种导航系统简介

pan style="font-family:宋体">．惯导航系统

根据牛顿力学定律中的惯定律，利用陀螺仪建立导航空间坐标系，利用加速度计测量载体运动时的加速度，通过积分运算，求出载体的速度和位置，设计出了惯导航系统。惯导航系统属于自主式导航，其大特点是自主不依赖外界信息，不受地形、天气和电磁干扰，不辐射能量，隐蔽能好，短时稳定精度高，能够提供比较的运动数据，一直以来都作为主要导航设备，广泛应用在航天、航空、航海领域。

随着光学陀螺、微机电陀螺等新型惯器件的发明和使用，计算机技术的飞速发展使计算机的容量和计算速度与日俱增，新型

SINS

成为惯导航系统的新舞台。

SINS

直接将敏感器件固连在载体的壳体上，没有物台，相台式惯导航系统

(gimbaled;inertial;navigation;system

，

GINS)

体减小，使用寿命和稳定提高，成本和重量降低。

1994

年美国军用惯导航

……

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