卡尔曼滤波与组合导航-ppt课件.ppt

1、1ppt课件第七章、机载SAR运动补偿用SINS/GPS组合导航技术 二、系统总体方案与误差分析三、IMU的精确标定四、SINS/GPS先进滤波方法五、空中机动对准与飞行试验研究2ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述3ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述4ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述SAR图像图像光学图片光学图片5ppt课件合成孔径雷达运动目标检测合成孔径雷达运动目标检测 获取军事情报不可或缺的手段，在侦察、打击、打击获取军事情报不可或缺的手段，在侦察、打击、打击评估等方面发挥重要作用。评估等方面发挥重要作用

2、。一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述6ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述7ppt课件 地面沉降、山体滑坡等地质灾地面沉降、山体滑坡等地质灾害影响人类的生活质量和生命安全。害影响人类的生活质量和生命安全。 干涉合成孔径雷达技术是当前干涉合成孔径雷达技术是当前对地面沉降、山体滑坡进行大面积对地面沉降、山体滑坡进行大面积有效监测的有效监测的唯一手段唯一手段。一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述8ppt课件 2000 200020102010年，国家投入年，国家投入120120亿亿 进行新一轮国土资源调查进行新一轮国土资源调查 仍需不断更新

3、仍需不断更新我国东北、华北地区大我国东北、华北地区大气污染严重气污染严重一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述9ppt课件u2121世纪初国际上以高分辨和三维成像为代表的先进世纪初国际上以高分辨和三维成像为代表的先进合成孔径雷达成像技术发展迅猛：合成孔径雷达成像技术发展迅猛： 2000 2000年美国干涉合成孔径雷达完成全球地形测绘年美国干涉合成孔径雷达完成全球地形测绘一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述10ppt课件我国第一部合成孔径雷达我国第一部合成孔径雷达我国早期的我国早期的SARSAR图像图像一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述11ppt课

4、件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述机载合成孔径雷达运动补偿原理图理想航线理想航线12ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述13ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述14ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述15ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述16ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述17ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述18ppt课件一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述19ppt课件第七章、机载SAR运补用

5、SINS/GPS组合导航技术一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述三、IMU的精确标定技术四、SINS/GPS先进滤波方法五、空中机动对准技术与飞行试验研究20ppt课件二、系统总体方案与误差分析21ppt课件二、系统总体方案与误差分析+-22ppt课件二、系统总体方案与误差分析+-23ppt课件二、系统总体方案与误差分析24ppt课件二、系统总体方案与误差分析25ppt课件二、系统总体方案与误差分析TzyxzyxzyxzyxhLvvvX26ppt课件二、系统总体方案与误差分析XFXGWNS6 96 615 15FFF00nb3 3n3 3b9 39 315 6C0G(t)0C0

6、027ppt课件二、系统总体方案与误差分析XFXGWTzyxzyxWWWWWW) t (W28ppt课件二、系统总体方案与误差分析Z(t)VxVyVzxyzTZHXV29ppt课件3 33 33 33 63 33 33 33 66 15000H0010IH二、系统总体方案与误差分析Z(t)VxVyVzxyzTZHXV1(cos1)mnHdiag RRL30ppt课件二、系统总体方案与误差分析31ppt课件二、系统总体方案与误差分析仿真参数仿真结果初始失准角陀螺常值漂移（单位： 度/小时）陀螺随机漂移（单位： 度/小时）加速度计常值偏置（单位：g）加速度计随机偏置（单位：g）一0.10.0551

7、0-5510-5二0 0 00.10.05510-5510-5三0 0 000.05510-5510-5四0 0 000510-5510-5五0 0 0000510-5六0.020.01510-5510-5七0.10.05110-4110-4 301010 48. 61010 302020仿真参数表32ppt课件二、系统总体方案与误差分析仿真数据仿真结果北向位置误差（单位：m）二次以上项北向位置误差最大幅值（单位：mm）东向位置误差（单位：m）二次以上项东向位置误差最大幅值（单位：mm）一060秒2.038717.71230.18569.4118二060秒1.031610.05290.6845

8、9.1684三060秒0.86161.59170.85490.6426四060秒0.86271.55280.85350.6394五060秒0.01861.50890.02060.5718六060秒1.78104.78130.03632.4558七060秒3.751719.09110.199610.155533ppt课件二、系统总体方案与误差分析p水平失准角20角秒p方位失准角30角分p陀螺常值漂移0.1/hp陀螺随机漂移0.05/hp加速度计常值偏置 110-4gp加速度计随机偏置 0.510-4g15秒内位置误差及其二次以上项误差曲线 34ppt课件二、系统总体方案与误差分析p水平失准角20

9、角秒p方位失准角30角分p陀螺常值漂移0.1/hp陀螺随机漂移0.05/hp加速度计常值偏置 110-4gp加速度计随机偏置 0.510-4g位置误差及位置误差二次以上项35ppt课件二、系统总体方案与误差分析p 纯计算机仿真时，减少仿真时间至15秒，位置误差的二次以上 项大约为0.20.3mm左右，这是因为二次以上项位置误差至少是以时间的三次方增长的;p 采用真实惯导数据分析位置误差二次以上项，分析结果表明，无法满足0.4mm的高阶误差要求;p 初始失准角和陀螺常值漂移是影响SINS短时间内位置误差二次以上项的最主要因素。其中陀螺常值漂移的影响随时间减小而减弱。36ppt课件第七章、机载SA

10、R运补用SINS/GPS组合导航技术一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述二、系统总体方案与误差分析四、SINS/GPS先进滤波方法五、空中机动对准技术与飞行试验研究37ppt课件三、IMU的精确标定技术误差 要求严格要求严格 正交装配正交装配 三陀螺 三加计 xyz38ppt课件三、IMU的精确标定技术zyyzyxxyzzxxxxxxffxAffxAfxAfxADK)()()()(22)()()(zzzxxxxzzxfxKfxKffxK39ppt课件三、IMU的精确标定技术zzxxzxzyxyxxxxfxAfxAMMDK)()(40ppt课件三、IMU的精确标定技术41ppt课

11、件三、IMU的精确标定技术42ppt课件三、IMU的精确标定技术zzxxzxzyxyxxxxfxAfxAMMDK)()(步骤一：通过转台速率实验标定标度因数与安装误差步骤二：将速率实验标定的结果带入静态多位置实验，采用位 置对称误差对消法标定其余的误差系数43ppt课件第七章、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术一、机载SAR运补用SINS/GPS组合导航技术概述二、系统总体方案与误差分析三、IMU的精确标定技术五、空中机动对准技术与飞行试验研究44ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法45ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法46ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法47

12、ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法48ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法49ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法50ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法陀螺漂移分别为0.103/ h（1）、0.112/ h（1）和0.137/ h（1加计偏置分别为115g（1）、89g（1）和106g（1GPS的速度误差为0.1 m/s（RMS），单点定位误差为5m（RMS）载波相位差分位置误差为0.05m（RMS）。51ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法1r1r52ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法1rKX1X基于模型1的卡尔曼滤波器基于模型1的卡尔曼滤波器基于模

13、型1的卡尔曼滤波器基于模型1的卡尔曼滤波器假设检验算法2X3X2r3rMMAEXKrKXKp1p2p3puZ Njjjiiikpkfkpkfkp1) 1()() 1()()/()()/(1kkXkpkkXiNiicT1)/()/()/()/()/()()/(kkXkkXkkXkkXkkPkpkkPciciiNiic53ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法54ppt课件二、系统总体方案与误差分析TzyxzyxzyxzyxhLvvvX55ppt课件二、系统总体方案与误差分析TzyxzyxzyxzyxhLvvvX56ppt课件二、系统总体方案与误差分析XFXGWTxyzW(t)WWW57ppt

14、课件二、系统总体方案与误差分析XFXGW8 88 33 83 311 1112( )00FFF t38132313231222002Fc001Fc2F)2 , 2(C) 1 , 2(C)2 , 1 (C) 1 , 1 (C1FcnbnbnbnbTnbnbnb)3 , 3(C)3 , 2(C)3 , 1 (C2Fc 58ppt课件二、系统总体方案与误差分析XFXGW2 22 13 23 16 26 111 310( )0200FcG tFc59ppt课件二、系统总体方案与误差分析Z(t)VxVyVzxyzTZHXV60ppt课件二、系统总体方案与误差分析Z(t)VxVyVzxyzTZHXV3 2

15、3 33 33 23 33 36 110(1 1 1)00( )00(cos1)0MNdiagH tdiag RRL61ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法62ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法63ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法64ppt课件四、SINS/GPS先进滤波方法模型系统阶数n观测量数目mn3+mn2经度（m）纬度（m）东向速度(m/s)北向速度(m/s）高阶15647250.0250.0210.0020.002低阶11620570.025-0.0280.0020.00265ppt课件第七章、机载SAR运动补偿用SINS/GPS组合导航系统 一、机载SAR运

16、补用SINS/GPS组合导航技术概述二、系统总体方案与误差分析三、IMU的精确标定技术四、 SINS/GPS先进滤波方法66ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究67ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究S机动飞行段空中开机粗对准空中精对准SINS开机俯仰角、横滚角粗对准位置、速度、和航向粗对准GPS加速度计SINSGPS精确的、MPF+EKF直线飞行段68ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究gfbyarcsingfbxcosarcsinGPSGPS69ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究陀螺漂移分别为0.103/ h（1）、0.112/ h（1）和0.137/ h

17、（1)加计偏置分别为115g（1）、89g（1）和106g（1)70ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究+-71ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究72ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究 73ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究74ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究XXSINSGPS输出载体的位置、速度、姿态等导航信息杆臂误差补偿组合滤波器自适应反馈因子k（归一化处理的状态可观测度） 改进的SINS/GPS系统状态可观测度分析方法载机进行转弯机动+-75ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究SINS测量中心xyzArBOCxbnbyybnbxz

18、bnbxxbnbzybnbzzbnbybzbybxbrrrrrrVVVVbnbnVCVngpsnVVV76ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究k116116.5117117.538.83939.239.439.639.84040.2空中机动对准仿真轨迹纬度（）经度（） 北纬39、东经116，航向为45，180 m/s速度做匀速直线飞行900s， 然后做180匀速转弯，再以180 m/s的速度做匀速直线飞行900s。 陀螺漂移为0.1/ h 加计偏置为100g GPS速度误差0.1 m/s（1），位置误差为5m（1）77ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究k04008001200

19、16002000-5051015202530（）时间（t）-102000040080012001600-25-20-15-10-50510（）时间（t）0400800120016002000-15-10-505101520（）时间（t）2000040080012001600-0.12-0.1-0.08-0.06-0.04-0.0200.020.04x（/h）时间（t）2000040080012001600-0.12-0.1-0.08-0.06-0.04-0.0200.02y（/h）时间（t）-0.09-0.08-0.07-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.0100.0104

20、0080012001600 2000z（/h）时间（t）（d）X轴陀螺漂移（e）Y轴陀螺漂移（f）Z轴陀螺漂移（a）z（b）x（c）y78ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究0400800120016002000时间（t）x（ug）-200204060801001201401000400800120016002000-20020406080120y（ug）时间（t）2000-20100040080012001600020406080120140z（ug）时间（t）（g）X轴加速度计偏置（h）Y轴加速度计偏置（i）Z轴加速度计偏置79ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究陀螺漂移分

21、别为0.103/ h（1）、0.112/ h（1）和0.137/ h（1) 加计偏置分别为115g（1）、89g（1）和106g（1)GPS的速度误差为0.1 m/s（RMS），单点定位误差为5m（RMS）载波相位差分位置误差为0.05m（RMS）飞行地点：良乡5号空域80ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究经度（）ABCD纬度（）81ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究SAR运补用SINS/DGPS组合导航系统最终成像结果82ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究SAR运补用SINS/DGPS组合导航系统最终成像结果 83ppt课件五、空中机动对准技术与飞行试验研究SAR运补用SINS/DGPS组合导航系统最终成像结果 84ppt课件85ppt课件