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车载组合导航系统鲁棒H_∞滤波

作　者: 付强
导　师: 孙平
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: GPS/INS组合导航方差约束非脆弱 H_∞滤波线性矩阵不等式
分类号: TN967.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车辆导航系统可以给行驶的车辆提供导航定位等信息,可以更好地解决错综复杂的道路给人们出行带来的问题,同时节省了车辆行驶的时间和降低了车辆行驶消耗的经济成本。随着道路上行驶车辆的增多,对车辆导航的关注也会加强。由于GPS易受到外部的干扰,导致信号丢失,无法准确的定位,因此单一的GPS导航系统已经不能满足人们对导航连续性的要求,而GPS/INS组合导航系统可以利用INS导航不会受到来自外部的干扰的这一特点来解决这个问题。但INS导航系统会随着导航时间的增加而产生很大的误差,需要经常校准。所以两者相互组合的导航系统可以更好地弥补各自的不足,发挥各自的优点,使导航更具实时性,高精度。对于GPS/INS组合导航系统,通常情况下采用传统的卡尔曼滤波方法。虽然该方法可以具有很高的滤波精度,但是当系统模型和噪声模型不确定的情况下容易造成发散,造成滤波不准确。鉴于此,本论文采用鲁棒滤波的方法解决GPS/INS组合导航系统的鲁棒滤波问题,增加模型不确定性的鲁棒性。首先,本文介绍了车载导航系统的发展现状、导航方法和GPS/INS组合导航系统的特点,接下来对GPS/INS组合导航的模型进行了分析。其次针对GPS/INS组合导航系统,分别设计了鲁棒H∞滤波器、具有误差方差约束的鲁棒H∞滤波器和非脆弱鲁棒H∞滤波器。以上三种滤波器都给出了系统渐进稳定条件并分析了H∞性能指标,并将其求解问题转化为线性矩阵不等式的形式,利用计算机解其线性矩阵不等式,得出了滤波器的表达形式。最后给出仿真算例,验证了文中设计滤波器方法的有效性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 车辆导航系统概述  9-10
  1.2 导航系统的发展  10-11
  1.3 车辆定位方法的发展  11-13
    1.3.1 航位推算车辆导航  12
    1.3.2 地面无线电频率定位导航  12-13
    1.3.3 GPS车辆导航  13
    1.3.4 GPS/INS车辆导航  13
  1.4 本文主要的研究工作  13-16
第二章 GPS/INS组合导航系统  16-28
  2.1 GPS系统概述  16-21
    2.1.1 GPS导航系统的组成  16-17
    2.1.2 GPS导航原理  17-19
    2.1.3 GPS的特点和定位误差  19-21
  2.2 INS系统的概述  21-23
    2.2.1 INS系统的基本原理及特点  22-23
    2.2.2 INS误差分析  23
  2.3 GPS与INS的组合  23-27
    2.3.1 GPS与INS组合的必要生  23-24
    2.3.2 GPS与INS组合的方式  24-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 GPS/INS组合导航系统的鲁棒H_∞滤波  28-39
  3.1 鲁棒H_∞滤波概述  28-31
    3.1.1 滤波的概念  28-29
    3.1.2 鲁棒H_∞滤波的提出及其发展  29-31
  3.2 GPS/INS组合系统的模型  31-33
  3.3 鲁棒H_∞滤波器的设计  33-36
  3.4 仿真结果  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第四章具有误差方差约束的鲁棒H_∞滤波  39-47
  4.1 引言  39-40
  4.2 具有误差方差约束的鲁棒H_∞滤波器的设计  40-43
  4.3 仿真结果  43-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章非脆弱鲁棒H_∞滤波  47-54
  5.1 引言  47-48
  5.2 非脆弱鲁棒H_∞滤波器的设计  48-51
  5.3 仿真结果  51-53
  5.4 本章小结  53-54
第六章结论  54-56
参考文献  56-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

车载组合导航系统鲁棒H_∞滤波

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