基于非線性濾波的重力輔助導(dǎo)航.pdf

1、海洋是人類利用的重要資源。由于人類技術(shù)和社會的前進，人們對海洋的利用日益廣泛。除了探索利用海洋資源外，在軍事上對海洋也有著重要的利用，人類利用海洋必然會使用海洋探索工具，因此水下潛器也應(yīng)運而生，加上計算機領(lǐng)域飛速前進及導(dǎo)航的各種突破，對水下潛器的導(dǎo)航精度要求有了進一步的提高。在水下航行，特別是軍事方面，為了不讓敵人發(fā)現(xiàn)，隱蔽性是至關(guān)重要的特征，面對這個要求，各國在這方面做了很多努力，從天文導(dǎo)航，到聲納導(dǎo)航,但是這些還是無法滿足軍事上的要

2、求，直到后來的地形輔助導(dǎo)航，地磁輔助導(dǎo)航，重力輔助導(dǎo)航及各種組合導(dǎo)航。在這些導(dǎo)航中，重力輔助導(dǎo)航對水下導(dǎo)航有著重要的意義，能夠很好的克服水下隱蔽性不好的這個特點，但目前，重力輔助導(dǎo)航面臨著很多問題，例如重力儀的精度問題，重力特征值的數(shù)字地圖的分辨率問題，但在這些技術(shù)領(lǐng)域還需要作很多的實踐研究。本文主要針對重力輔助導(dǎo)航中的算法問題進行了研究，同時以重力輔助導(dǎo)航作為基礎(chǔ)，對非線性濾波算法做了深入的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對慣

3、性導(dǎo)航的主要誤差方程進行了推導(dǎo)。包括位置誤差方程，速度誤差方程，失準角誤差方程，同時根據(jù)這些誤差方程建立了重力輔助導(dǎo)航中的狀態(tài)模型。⑵對弱非線性系統(tǒng)的擴展卡爾曼濾波方法進行了詳細的推導(dǎo)說明。對強非線性系統(tǒng)的無跡卡爾曼濾波的過程進行了詳細的說明。同時在這個基礎(chǔ)上進行了改進的一種擴展無跡卡爾曼濾波。⑶根據(jù)貝葉斯算法，引入了針對強非線性系統(tǒng)的濾波方法，F(xiàn)PKE濾波器方法。⑷對非線性濾波中的粒子濾波作了詳細的說明，從傳統(tǒng)的粒子濾波，蒙特卡羅積分

4、，重采樣等對粒子濾波的優(yōu)缺點都進行了說明，同時在一般的粒子濾波方法中引進了三種改進的粒子濾波算法。其中兩種主要是根據(jù)推薦密度進行改進，將EKF和UKF引入到粒子采樣中，另外一種是在UKF的基礎(chǔ)上，提出GMUPF粒子濾波算法。⑸根據(jù)經(jīng)典的地形輔助方法，由于地形輔助方法與重力輔助方法具有很大的相似性，將經(jīng)典的TERCOM方法與EKF方法結(jié)合起來，同時并行進行運算，設(shè)定合適的權(quán)限，在每一個時刻使用恰當?shù)妮o助方法。另外的方法就是將ICCP方法與