地形辅助/惯性/GPS组合导航系统的研究与可视化仿真

摘要

为了适应现代化航行体对导航系统在精度、可靠性、智能化和可视化方面越来越高的要求,该学位论文主要对地形辅助/惯性/GPS组合导航系统进行研究和可视化仿真,在系统地阐述三组合系统理论知识的同时,利用高级编程语言对其进行可视化仿真,实现组合系统的可视化功能;该文还尝试把模糊逻辑系统与卡尔曼滤波器结合起来构成新的自适应滤波器运用到组合系统中,从而提高系统的精度和可靠性.该文主要分为理论研究和可视化仿真两部分内容,完成的主要工作如下:(1)从导航原理、数学模型等方面对惯性/GPS和地形辅助惯导系统进行研究;对基于高程匹配的地形辅助导航技术进行深层剖析;探讨了联合滤波算法在组合导航系统中的应用.该章为后面研究提供了理论依据.(2)利用多种高级言对三组合导航系统进行了可视化仿真,设计并制作出仿真软件.具体描述了软件的设计思想,界面结构及特点,各个导航仿真系统的相关理论、设计思想及程序流程图,分别介绍了软件各部门模块实现的具体功能、方法技巧以及操作情况.最后对该软件的设计结果作出了评价,基本上实现设计初衷.(3)具有创新性地研究出一种模糊自适应卡尔曼滤波技术,通过系统仿真证明该算法是行之有效的.该文希望能为地形辅助/惯性/GPS组合导航系统的研究有所贡献,为进一步构成新型可视化智能融合导航系统做一个铺垫.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 地形辅助导航技术的发展状况及分类

1.3 本文的主要工作及研究内容

第二章地形辅助/惯性/GPS组合导航系统的理论探讨

2.1 引言

2.2 三组合导航系统中各子系统的数学模型及特点

2.2.1 捷联式惯性导航系统((SINS)

2.2.2 惯性导航系统的GPS辅助

2.2.3 地形辅助惯性导航系统

2.3 地形辅助导航系统关键技术分析

2.3.1 数字地形高程数据库(DTED)的建立

2.3.2 地形随机线性化技术(TSL)分析

2.4 三组合导航系统的信息融合技术

2.4.1 多传感器信息融合技术概述

2.4.2 联合卡尔曼滤波算法

2.4.3 三组合导航系统的联合卡尔曼滤波技术应用

2.5 本章小结

第三章三组合导航系统的可视化仿真设计

3.1 引言

3.2 可视化仿真中的软件基础

3.2.1 工程设计软件MATLAB特点分析

3.2.2 MATCOM的特点及原理

3.2.3 Visual MATCOM的特点及配置

3.3 可视化仿真软件的设计方案

3.4 仿真软件的界面结构

3.5 导航系统仿真设计

3.5.1 纯惯导系统仿真设计

3.5.2 惯性/GPS组合系统仿真设计

3.5.3 地形辅助惯性导航系统仿真设计

3.5.4 地形辅助/惯性/GPS组合系统仿真设计

3.6 本章小结

第四章三组合导航系统的可视化仿真实现

4.1 引言

4.2 仿真软件的总体结构

4.2.1 仿真软件的VC类

4.2.2 仿真软件的流程图

4.3 仿真软件的功能模块实现

4.3.1 仿真类型功能模块

4.3.2 系统参数设置功能模块

4.3.3 系统运行功能模块

4.3.4 数字地形模拟功能模块

4.3.5 GPS星历数据功能模块

4.3.6 其它功能模块

4.4 可视化仿真软件的仿真结果测试与分析

4.4.1 四种导航系统的可视化仿真结果

4.4.2 仿真结果分析

4.5 本章小结

第五章模糊自适应卡尔曼滤波技术研究

5.1 引言

5.2 研究背景及意义

5.3 自适应卡尔曼滤波器的数学模型

5.3.1 SINS/GPS系统的数学模型

5.3.2 自适应卡尔曼滤波方程

5.4 模糊自适应卡尔曼滤波器

5.4.1 模糊逻辑自适应系统的应用

5.4.2 模糊逻辑自适应控制器的设计

5.5 仿真结果与分析

5.6 本章小结

第六章全文总结

致谢

攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文

参考文献