目前,使用蒙特卡洛方法对导航系统进行分析可能很慢,而且计算成本很高。协方差分析是一种可以及时返回交易空间分析结果的工具,而且计算费用低廉。协方差分析工具大多是临时性的或在专有接口内。这对导航领域来说尤其如此,因为大多数协方差分析的论文都是处理单一场景,并为所述场景编写一个临时的模拟器[1, 2]。

这项研究的目的是在一个新的模块化和可插拔的导航框架库--导航工具包中创建一个协方差分析工具。导航工具包是一个政府参考库,可以与被称为pntOS的模块化和可插拔的传感器融合架构一起开箱使用。在模块化和可插拔的导航软件包内创建一个协方差分析工具,将使研究人员能够快速获得交易空间分析结果,并使用与实际传感器融合所使用的基本相同的代码轻松进行自己的协方差分析模拟。研究人员将能够利用导航工具包中预装的大量的传感器模型、算法和过滤器。

通过分析两个不同的导航场景,解释了这个协方差工具的创建。对这些不同的导航方案的结果进行了探讨,以确定传感器组合背后的好处和缺点。一个新的多普勒激光雷达速度传感器首先用一组简短的、四百秒的模拟飞行数据进行评估,以证明协方差工具的功能,并同时展示新传感器的能力。最后的评估是使用3小时的飞行数据进行的。该方案将多普勒激光雷达速度传感器与高灵敏度标量磁强计配对,以了解这两种传感器的组合如何改善导航解决方案。

这项工作从第二章开始,在第二章中介绍了用于创建协方差分析工具的软件套件的背景。第二章还将描述我们将在未来的章节中使用协方差分析工具分析的用例。接下来的第三章和第四章是单独的论文,介绍了协方差分析工具的两个不同的使用案例。第三章在2021年的国家航空航天和电子会议(NAECON)上发表[11]。下一章,即第四章将之前的多普勒激光雷达速度传感器与MagNav传感器结合在一起,展示了两个传感器在组合导航方案中可以创建的解决方案,并将提交给《导航学会杂志》。最后,第五章总结了研究结果和工具的创建,然后以未来可能的工作作为结束。

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