组合导航算法及其在SINS/GPS/DVL组合导航系统中的应用

本课题主要通过捷联惯导(SINS)、全球定位系统(GPS)和多普勒计程仪(DVL)组合导航系统对组合导航算法进行了研究。论文的主要工作有： 首先，研究和推导了SINS、GPS、DVL的数学模型。并采用几种不同的可观测性分析方法对其组合导航系统各状态变量的可观测性和可观测度进行分析，从而建立相应的组合导航系统数学模型，为后面对各种多传感器融合算法提供了基础。 然后，详细介绍并分别探讨了传统的Kalman滤波算法，分散化的联邦滤波算法及改进的自适应滤波Kalman算法在SINS／GPS／DVL组合导航系统中的应用，通过仿真比较，总结出各种方法的特点和适用环境，从而提高组合导航系统的精度和可靠性。 接着阐述了鲁棒控制理论和鲁棒滤波的相关内容，完成了SINS／GPs／DVL组合导航系统的鲁棒滤波器的设计。对于鲁棒H∞滤波采用了递推的次优解、Raccati方程解法以及不确定空间的LMI解法。通过与传统Kalman滤波器的仿真和比较，验证了其鲁棒性和精度。 最后，为了保证组合导航系统的可靠性和精度，从工程实践角度研究了组合导航系统的系统故障检测的隔离方法和一致性检测与合理性检测等工程故障检测方法，并通过仿真和车载试验来验证其可靠性。