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INS/GPS/SAR组合导航系统关键问题研究

作　者: 张景伟
导　师: 任思聪
学　校: 西北工业大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: INS/GPS/SAR 组合导航系统多传感器信息融合地理信息系统
分类号: TN967
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
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引　用: 25次
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内容摘要

INS／GPS／SAR组合导航系统是当前导航领域的热点之一，本文主要研究了INS／GPS／SAR组合导航系统的总体方案及相关关键技术，并进行了大量的仿真研究，在每个关键技术方案的设计和仿真中都力求贴近实际，许多物理模型及参数的选取都从实际的研究工作得到。主要研究内容如下： (一)介绍了组合导航系统的发展状况及多传感器融合理论在组合导航中的应用，并由此引出INS／GPS／SAR组合导航系统及其发展情况。 (二)论述INS／GPS／SAR组合导航系统的主要特点，在此基础上提出了INS／GPS／SAR组合导航系统的总体设计方案以及基于INS／GPS／SAR组合导航系统总体方案设计的仿真设计方案。 (三)进行了INS／GPS组合导航分系统的关键技术研究与仿真。如航迹产生器的设计，该航迹产生器是研究组合导航问题的前提，从国外一些研究组合导航系统的文献中可以看出，设计这样一个航迹产生器是非常必要的，所以本文自行设计了这样一个系统；还讨论了捷联惯性导航系统中捷联解算的方法，并进行了仿真研究，由于在本文设计的闭环反馈式组合导航系统中，对捷联惯导系统的平台误差进行闭环控制，需要将滤波器输出的校正量反馈到捷联解算内部，所以必须对捷联解算进行深入的研究和分析，更何况捷联解算问题本身也是导航界的一个热门研究课题；另外，本文还介绍了GPS轨道及其星座仿真的设计思想和方案，与以往GPS轨道和星座仿真不同的是本文从天体力学中计算春分点开始，逐步进行GPS轨道及其星座仿真，这样的设计方法对从事卫星导航的研究工作是有价值的；还对组合导航中误差建模方法进行了研究，综合运用随机过程、概率统计、时序分析及系统辩识等方面的理论提出了一套适合组合导航卡尔曼滤波的误差建模方法，并运用实际研究工作中的测量数据对该方法进行了验证。 (四)讨论SAR运动补偿的问题，这是合成孔径雷达研究中的一个主要问题，本文主要论证了将三个加速度计安装于天线相位中心处的方案。 (五)介绍INS／SAR图像匹配导航系统，其中包括INS／SAR图像匹配导航系西北_〔业大学博士学位论文统原理与方案设计、SAR图像匹配方法研究及地面地图数据库的建立方法。尤其是地面地图数据库的建立方法的研究对建立适合INS/SAR图像匹配导航系统的地面地理信息系统很有价值，在博士论文研究期间，就曾用此方法建立1:10000西安的地理信息系统，并结合GPS进行了跑车实验，取得了满意的效果，尤其是地理信息的分层管理，使得数据库中对各类地理信息的查询更加方便快捷。 (六)对工NS/GPS/SAR组合导航系统的整体方案进行仿真研究，设计了一种级联闭环反馈组合导航系统并对其方案和算法进行了深入的研究。随后讨论了多传感器融合技术在工NS/GPS/SAR组合导航系统中的应用。通过本文的研究，证明INS/GPS/SAR组合导航系统是一个具有高可靠性、高自主性、高容错性、高精度的组合导航系统。

全文目录

中文摘要  4-6
英文摘要  6-9
英文缩写  9-12
第一章绪论  12-23
  1.1 组合导航系统的发展  12-17
  1.2 多传感器融合理论及其在组合导航中的应用  17-19
  1.3 INS／GPS／SAR组合导航系统的研究及发展  19-21
  1.4 本文主要研究内容  21-23
第二章 INS／GPS／SAR组合导航系统的原理与结构  23-32
  2.1 INS／GPS／SAR组合导航系统的特点  23-26
  2.2 INS／GPS／SAR组合导航系统的总体结构  26-32
第三章 INS／GPS组合导航系统中各分系统关键技术研究与仿真  32-71
  3.1 本章关键技术概论  32-34
  3.2 航迹产生器设计方案及仿真结果  34-40
  3.3 捷联解算方法研究及仿真结果  40-57
  3.4 GPS轨道及星座研究及仿真结果  57-63
  3.5 组合导航中误差建模方法研究  63-71
第四章 SAR运动补偿技术研究  71-81
  4.1 SAR运动补偿方法  71-75
  4.2 三个加速度计安装于天线相位中心处方案论证  75-81
第五章 INS／SAR图像匹配导航系统技术研究  81-111
  5.1 INS／SAR图像匹配导航系统原理与方案设计  81-84
  5.2 SAR图像匹配方法研究  84-106
  5.3 地面地图数据库的建立方法  106-111
第六章 INS／GPS／SAR组合导航系统方案研究与仿真  111-131
  6.1 INS／GPS组合分系统设计及仿真结果  111-125
  6.2 多传感器融合技术及其在INS／GPS／SAR组合导航系统中的应用  125-131
第七章总结与展望  131-133
参考文献  133-140
作者攻读博士学位期间所发表的论文及所获奖励  140-142
致谢  142-143

INS/GPS/SAR组合导航系统关键问题研究

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