基于软件接收机的深组合导航算法和滤波研究

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1、中图分类号：V249.3论文编号：102870316-SZ056学科分类号：085210硕士学位论文基于软件接收机的深组合导航算法和滤波研究硕士生姓名石威专业类别工程硕士专业领域控制工程指导教师范胜林副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonDeeplyGNSS/SINSIntegratedNavigationAlgorithmandFilteringBasedonSoftwar

2、eReceiverAThesisinControlEngineeringbyShiWeiAdvisedbyAssociateProf.FanShenglinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及所取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学

3、可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用于本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要惯性导航系统和卫星导航系统是目前主要的两种导航定位系统，二者优势共济、信息互补，惯性/卫星深组合导航系统将卫星信息和惯性信息进行深层次耦合，具有更高的精度和可靠性。因此，惯性/卫星深组合导航技术对导航性能的提升具有重大意义，已成为导航领域研究的热点。本文以软件接收机为基础，对惯性/卫星深组合导航系统的算法和滤波进行研究和分析，具体内容如下：首先，介绍组合导航技术的背景和国内外研究现状，综

4、述论文的研究意义和内容。从深组合跟踪环路鉴别器模型、预处理滤波环节和相干积分三个方面展开工作，探索提高惯性/卫星深组合环路跟踪性能的技术。优化选择了鉴别器模型，在分析常见预处理滤波器模型的基础上，研究基于载波、基于载波和码的两种预处理滤波模型，并对比验证。研究并仿真不同条件下相干积分时间对环路跟踪性能的影响。基于上述研究构建出最优模式的跟踪环路。然后，研究了惯性/卫星深组合导航系统的算法。分析了级联式的深组合系统原理和模型架构。研究深组合关键技术之组合导航滤波器观测量的提取方案：分析基于子系统参数做差式、环路参量估计式两种方案，改进伪距率差观测量提取方式，并进行两种方案的对比验证。研究了深组

5、合关键技术之环路复制信号控制方法的实现：在传统控制方案的基础上，提出深组合模式的载波环和码环控制方案。分析了IMU零偏稳定性对深组合系统的影响。再者，研究了抗差自适应滤波器在深组合导航中的应用。在分析模型异常误差对卡尔曼滤波影响的前提下，研究了基于预测状态相关值、基于预测残差相关值的两种自适应因子构建方案，并在高动态条件下进行对比仿真，验证构建的抗差自适应滤波相对于传统卡尔曼滤波的性能优势。最后，在软件接收机和深组合导航技术研究的基础上，设计了基于Matlab的深组合导航系统仿真实验平台，并进行了静态和动态条件下系统性能的验证。在已有的DSP/FPGA接收机开发平台上，验证了组合导航滤波器观

6、测量提取方案的可行性。关键词：组合导航，软件接收机，矢量跟踪环，预处理滤波器，观测量，环路控制，抗差自适应滤波i基于软件接收机的深组合导航算法和滤波研究ABSTRACTCurrently,therearetwomainnavigationsystemsnamedInertialNavigationSystemandGlobalNavigationSatelliteSystem,thereareadvantagesonbothofthem,sotheycancomplementeachother.Adeepcombinationofthemprovidescomplementaryinform

7、ation,whichwillimprovetheaccuracyandreliabilityofthenavigationsystem.Therefore,deeplyGNSS/SINSintegratedtechnologyisofgreatsignificancetoenhancementofthenavigationperformances,whichhasbecomeahotspotinresear