● 摘要
惯性系统网络是指在同一载体中安装有多套惯性测量单元的惯性系统架构,可为载体提供全局以及局部的导航信息。在惯性系统网络中,各个惯性测量节点数据可以充分交互共享,并且各节点所测量得到的惯性数据有很强的相关性。本文提出了一种惯性系统网络主子节点相互校正方案,实现了惯性系统网络中的数据融合,最终达到提高惯性系统网络整体以及局部导航精度的目的。
首先,本文研究了惯性器件融合技术。基于Allan方差法辨识陀螺仪的角度随机游走系数与速率随机游走系数,之后基于辨识的陀螺仪噪声统计特性,通过虚拟陀螺仪的方法实现了多陀螺仪的数据融合,并通过仿真验证了该方法的正确性。
其次,本文推导得出了在导航坐标系和载体坐标系下,基于旋转矢量的惯性导航系统的线性、非线性误差方程。在模型的推导过程中使用了含误差的导航参量作为误差模型参数,保证了误差方程在实际滤波应用中的精度。基于上述误差模型,本文推导了对应的传递准滤波方程组,并通过仿真验证了其精度。
再次,本文针对主子节点惯性导航系统精度相似的惯性系统网络,提出了以组合导航为基准的传递对准方案。通过定义传递对准误差于载体坐标系,并补偿反馈校正的影响,解决了组合导航系统与传递对准滤波器协同工作的问题。最终通过仿真验证了方案的正确性与可行性。
最后,基于以上研究结果,本文提出了一种双向数据融合的惯性系统网络架构。基于传递对准技术,在导航数据层面实现主节点对子节点方向的校正;基于惯性器件数据融合,在传感器测量数据层面实现子节点对主节点方向的校正。经过两层的数据校正后,可实现惯性系统网络数据融合。通过Monte Carlo仿真以及半实物仿真验证了所提出算法在机体挠曲振动环境下的可行性。
相关内容
相关标签