捷聯(lián)慣導(dǎo)和組合導(dǎo)航的仿真研究.pdf

1、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)是目前慣性導(dǎo)航技術(shù)的主要發(fā)展方向。它與平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)相比具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn)。但單一的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在固有缺陷，其導(dǎo)航誤差會隨時間迅速積累，而導(dǎo)致導(dǎo)航功能失效。組合導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)為解決此問題提供了很好的方法，尤其是基于SINS和GPS的組合導(dǎo)航已經(jīng)普遍應(yīng)用于導(dǎo)航領(lǐng)域并且得到了充分的發(fā)展。
　　 本文研究了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)的基本原理，討論了粗對準(zhǔn)階段和精對

2、準(zhǔn)階段的實現(xiàn)方法。研究了基于四元數(shù)法的載體姿態(tài)算法和載體的位置、速度算法。在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下，實現(xiàn)了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的功能仿真。根據(jù)實際慣導(dǎo)系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計了仿真系統(tǒng)的四個主要模塊：載體軌跡生成模塊、慣性元器件模塊、卡爾曼濾波器模塊和捷聯(lián)解算模塊。按照慣導(dǎo)系統(tǒng)實際工作流程，進(jìn)行了初始對準(zhǔn)過程和導(dǎo)航解算過程的仿真。結(jié)果顯示，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航參數(shù)短時間內(nèi)精度較高，但誤差隨時間快速積累而導(dǎo)致系統(tǒng)精度迅速降低，長時間工作后便無

3、法滿足導(dǎo)航精度要求。針對單一捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)無法進(jìn)行長時間精確導(dǎo)航的難題，討論了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。分析了SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理，研究了工程中較為實用的基于位置、速度組合的松散組合模式，并采用反饋校正的間接法實現(xiàn)卡爾曼濾波，建立了系統(tǒng)的量測方程和狀態(tài)方程。在MATLAB環(huán)境下，實現(xiàn)了該組合導(dǎo)航系統(tǒng)的仿真。結(jié)果顯示，該種組合導(dǎo)航系統(tǒng)充分發(fā)揮了兩種導(dǎo)航方式的優(yōu)勢，有效地克服了捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差隨時間發(fā)散現(xiàn)象，明顯提高了導(dǎo)