GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展

吴富梅

1.信息工程大学测绘学院,河南郑州450052;2.西安测绘研究所,陕西西安710054

GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展

吴富梅1,2

1.信息工程大学测绘学院,河南郑州450052;2.西安测绘研究所,陕西西安710054

对GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论进行了系统而深入的研究。针对GNSS/INS组合导航实际应用中存在的随机模型不精确、GNSS观测条件不佳、INS误差累积迅速等问题,引入Allan方差、ARMA模型、载波相位平滑伪距、伪距差分求解速度、自适应滤波、误差模型修正等算法,对其进行改进并进一步提高了导航精度和可靠性。论文的主要工作和创新点概括如下:

(1)对INS随机误差进行了系统的分析和处理;分析和比较了陀螺信号中几种性质不同的随机误差在功率谱密度和Allan方差上不同的特性和表现形式;对三种陀螺实测信号中的随机误差进行了分析,给出这些陀螺信号中存在的主要噪声类型及其相应的系数;通过对分解后高频系数进行检验,给出了一种自动判别小波多分辨分析尺度的方法;建立了三种陀螺随机误差的ARMA模型,确定了相应的ARMA模型阶数和模型参数。

(2)在INS力学编排基础上从误差分析角度提出一种基于累积误差极小值的精对准方法,有效缩短了初始对准时间;实测算例表明这种方法不受初始对准时间的约束,在较短时间内可以获得较高的航向角对准精度。

(3)给出了三种确定INS白噪声谱密度的方法:直接估计法、基于小波变换的谱密度估计法和Allan方差法。……