基于格网坐标系的极区惯性导航与组合导航算法研究

摘要

随着对地球资源的开发利用，极地地区不再被视为成为人类探索的“禁区”，其丰富的资源吸引着各国的目光。但由于极地地区特殊的地理位置和自然环境，传统意义上的惯性导航系统不再适用于极区导航，因而如何在极区安全有效的进行导航被提上日程。为解决这一问题，现有的文献资料都倾向于采用特殊的惯性导航算法编排来加以实现，比如：游动坐标系算法编排，逆坐标系算法编排与格网坐标系算法编排等。同时，受客观条件的限制，获得真实的极区实验数据十分困难，所以极区惯性导航系统研究多在纯数学仿真条件下进行，这难以反映实际动态环境。
　　针对上述问题，本文以格网坐标系作为参考坐标系，并以此为基础对格网惯性导航系统算法编排进行完善以及对旋转调制算法进行研究。同时，本文完成格网惯性导航系统下的误差模型推导，并结合里程计(Odometer ODO)与全球定位系统(Global Positioning System，GPS)这两种导航方式进行低纬度下的组合导航实验验证。为解决极区下导航算法验证多采用纯数学手段这一难题，本文设计了纬度增量法和轨迹旋转法两套方案对低纬度下实际实验数据进行转换，并获得极区仿真实验数据。最后，采用极区仿真实验数据对基于格网坐标系下的旋转调制误差特性以及组合导航进行实验验证。
　　论文主要进行了以下几个方面的研究工作：
　　1.第二章以网惯性导航系统算法编排为基础，对格网坐标系下旋转调制误差特性进行分析。
　　2.第三章对格网惯性导航系统下的误差模型进行推导，并结合ODO,GPS两种导航手段进行格网坐标系下的组合导航研究。
　　3.第四章设计了纬度增量法和轨迹旋转法两套数据转换方案，用以将低纬度下实际实验数据转换成极区仿真实验数据。
　　4.根据极区仿真实验数据，第四章进行极区旋转调制误差特性分析以及极区组合导航方面的实验验证。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 极区导航技术研究进展

1.2 课题背景意义及研究现状

1.3 论文研究主要内容和组织结构

第二章 格网坐标系下旋转调制惯性导航算法研究

2.1 格网坐标系下的惯性导航算法分析

2.2 格网坐标系下旋转调制惯性导航算法分析

2.3 低纬度下实验验证及结果分析

2.4 本章小结

第三章 格网坐标系下INS/ODO/GPS组合导航算法研究

3.1 格网惯性导航系统误差模型推导与分析

3.2 格网坐标系下测量方程推导与分析

3.3 低纬度下实验验证及结果分析

3.4 本章小结

第四章 高纬度下格网坐标系惯性导航算法验证

4.1纯数学仿真的局限性

4.2 基于低纬度实验数据的高纬度仿真轨迹生成

4.3 陀螺仪和加速度计高纬度实验数据仿真

4.4 仿真实验验证及结果分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 论文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

作者在学习期间所取的学术成果