复杂环境下面向机载遥感应用基于惯性组合的高精度鲁棒测量理论和精度估计

Airborne aviation platform high precision measurement and estimation of the movement is the premise to achieve high-precision observations of the earth, in order to meet the high precision imaging requirement of the motion remote sensing in the complex environment of airborne vibration ,robust measurement theory with high accuracy and accuracy estimation are studied, innovation research results will be obtained which has science significance.Main contents include:(1)Based on mechanism analysis and modeling with high precision of IFOG(Interfere Fiber Optical Gyroscope),combining the complex environment of the survey ship movement and compromising between coning frequency and update period of algorithm,an attitue optimisation algorithm with high accuracy based on angular rate signal output of IFOG is presented under 10-50Hz vibration environment;(2) Analysing actual accuracy of optimization algorithm with high accuracy and mechanism of influence of cycle terms and non-cycle terms during the implementation of different sub-sample number algorithm on attitude algorithm;(3)An interactive multi-mode model of robust measurement with high accuracy of dynamic defomation by GPS( Global Positioning System)/IFOG-SINS(Strapdown Inertial Navigation System) is proposed and studied, considering the nonlinearity of measurement signal and the requirement of dymnamic deformation measurement with accuracy, focus to study and compare the robust measurement properties between nonlinear H-infinite filter applied for inertial navigation system (INS) under complex environment and propose the improvement methods under the situation of the airborne movement and the bad condition;(4) Simulation experiment platform is set up ,proposed algorithms and methods are verified by Semi-physical simulation experiments.

机载航空平台运动的高精度测量与估计是实现高精度对地观测的前提，为满足机载振动等复杂情况下运动遥感的高精度成像，开展高精度鲁棒测量基础理论和精度估计研究并取得创新性成果，具有重要科学意义。主要内容包括:(1)在对光纤陀螺机理分析及高精度建模基础上结合机载运动复杂环境,统筹考虑圆锥运动频率和算法更新周期，构建在10-50Hz振动环境下基于光纤陀螺角速率信号输出的高精度姿态优化算法；（2）分析高精度优化算法的实际精度，揭示不同子样数算法实现过程中周期项及非周期项对姿态算法影响机理；（3）研究采用GPS/IFOG-SINS姿态测量系统对机载运动平台进行高精度鲁棒测量的多模交互模型，针对测量信号的非线性结合高精度测量要求重点研究并比较非线性H无穷滤波在复杂环境下INS组合测量系统中应用的鲁棒测量性能,并针对机载运动和恶劣环境状态提出改进措施；（4）构建仿真实验平台，进行半物理仿真实验验证。

机载航空平台运动的高精度测量与估计是实现高精度对地观测的前提，为满足机载振动等复杂情况下运动遥感的高精度成像，对高精度鲁棒测量基础理论和精度估计进行了深入研究并取得多项创新性成果，项目具有重要科学意义。. 主要内容包括:(1)在对光纤陀螺机理分析及高精度建模基础上结合机载运动复杂环境,提出了光纤陀螺温度建模方法，统筹考虑圆锥运动频率和算法更新周期，提出了在10-50Hz 振动环境下基于光纤陀螺角速率信号输出的高精度姿态优化算法；（2）分析比较基于角增量和角速率输入情况下高精度优化算法的实际精度，揭示了不同子样数算法实现过程中周期项及非周期项对姿态算法影响机理；（3）提出了采用GPS/IFOG-SINS 姿态测量系统对机载运动平台进行高精度鲁棒测量的多模交互模型，针对测量信号的非线性结合高精度测量要求重点研究并比较非线性滤波在复杂环境下INS 组合测量系统中应用的鲁棒测量性能,并针对机载运动和恶劣环境状态提出了改进方法；（4）基于角振动台和跑车等构建实验平台，开展了半物理仿真实验验证，对所探索的相关理论方法与实现技术进行了有效性和精度评价。. 重要结果：（1）在引入Allan方差对IFOG 误差机理分析基础上，当原始信号本身不具有明显规律时，提出的LWT-FLP 算法能够首先对信号进行提升小波变换，通过对各层系数分别进行处理便能得到理想的去噪结果；而当原始信号本身具有明显规律或趋势时，通过灰色累加能够更加凸显该规律，显著增强FLP 算法的预测能力。针对温度和温度梯度对光纤陀螺漂移的影响，提出了基于遗传算法和Elman神经网络的光纤陀螺温度漂移高精度建模和补偿方法，有效提高了光纤陀螺在机载温度环境工作精度；（2）建立了角速率输入的圆锥误差准则，构建了机载遥感平台振动等复杂测量环境下基于角速率输入的高精度位姿优化模型，提出了一种角速率输入的在构造的圆锥运动环境下的频域最优捷联惯导圆锥误差补偿优化算法；（3）建立了面向机载遥感平台复杂环境下基于IFOG-SINS/GPS 高精度IMM 组合鲁棒测量系统模型，提出了IMM-AKF误差估计方法。. 在国内外核心学术期刊和重要国际会议上共发表32篇高水平研究论文（其中SCI论文18篇，EI论文28篇），申请国家发明专利15件，培养博士生7人（已获博士学位5人），培养硕士6名。