粒子濾波及其在光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)中的應用.pdf

1、粒子濾波技術是非線性濾波技術中的一種，理論上它適用于任意非線性系統(tǒng)的狀態(tài)估計，可有效解決光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)中的非線性濾波問題。本文針對光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的特性，對以粒子濾波為代表的非線性濾波基本理論及其在慣性器件誤差補償、慣性導航系統(tǒng)快速初始對準、慣性/衛(wèi)星組合導航系統(tǒng)中的應用展開了深入研究。充分發(fā)揮和挖掘粒子濾波的優(yōu)勢，解決光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)中的非線性濾波問題，提高光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的精度，為進一步提高武器裝備的精確打擊能力奠

2、定基礎。
　　 本文首先針對粒子濾波基本原理，深入研究了粒子濾波在實際應用中出現(xiàn)退化現(xiàn)象的解決方案，從選取更優(yōu)重要性函數(shù)和增加粒子多樣性兩個方面，對粒子濾波改進算法進行了研究。論文首先從設計更優(yōu)重要性函數(shù)的角度出發(fā)，結(jié)合馬爾柯夫鏈蒙特卡羅移動方法，設計了基于二階插值濾波器的重要性函數(shù)，研究并提出了一種基于二階插值濾波的粒子濾波改進算法；從獲取更具效率粒子、增加粒子多樣性的角度出發(fā)，分析了不同近似方法的特性，研究了基于網(wǎng)格的粒子濾

3、波算法；最后針對網(wǎng)格近似過于平均化的問題，引入分層近似的策略，進一步研究并提出了采用分層近似策略的粒子濾波改進算法。
　　 為了提高光纖陀螺的使用精度，本文對粒子濾波技術在光纖陀螺ARIMA降噪中的應用進行了研究。在光纖陀螺ARIMA建模方法的基礎上，將光纖陀螺的ARIMA模型辨識和狀態(tài)估計相結(jié)合，構(gòu)建了光纖陀螺的ARIMA非線性濾波模型，研究并提出了基于粒子濾波的光纖陀螺ARIMA模型辨識方法。靜態(tài)、動態(tài)情況下光纖陀螺實際數(shù)據(jù)

4、驗證結(jié)果表明，該方法可根據(jù)光纖陀螺輸出對ARIMA模型參數(shù)進行估計，從而提高光纖陀螺狀態(tài)估計的精度，能夠適應不同運動狀態(tài)下的光纖陀螺信號降噪。
　　 為了提高光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)初始對準速度和精度，本文研究并提出了兩種基于粒子濾波的快速初始對準方法。在大失準角對準非線性濾波模型基礎上，提出了引入等效東向陀螺信息輔助的快速初始對準方案，研究并提出了基于marginalized粒子濾波的快速初始對準方法。通過對常規(guī)二位置初始對準方法

5、的深入分析，推導了二位置情況下的姿態(tài)角計算和濾波非線性模型，研究并提出了一種適用于光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的粒子濾波二位置快速初始對準方法，有效提高光纖捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)的初始對準精度和速度，具有較好的工程應用價值。
　　 最后，根據(jù)光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)/GPS組合導航系統(tǒng)的非線性特性，論文將粒子濾波與其他非線性濾波方法有效結(jié)合，充分發(fā)揮各種濾波方法的特點與優(yōu)勢，研究并提出了基于粒子濾波的光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)/GPS松組合導航技術方案。該方案