基于低成本MEMS的SINS-GPS組合導(dǎo)航算法研究.pdf

1、SINS（捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）具有完全自主性，但無法長時間單獨(dú)工作，GPS長期精度高，但易受外界干擾而無法定位。利用組合導(dǎo)航技術(shù)將SINS與GPS進(jìn)行組合，這樣能發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，是目前導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的主要研究內(nèi)容。近年來，基于MEMS技術(shù)的MIMU因其體積小、成本低等優(yōu)勢，在SINS中得到廣泛應(yīng)用，尤其是對微小型飛行載體的導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制具有重要意義。因此，本文以實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的基于低成本MEMS的MIMU和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)為實(shí)驗(yàn)

2、對象，對SINS/GPS組合導(dǎo)航算法進(jìn)行研究。
　　首先，根據(jù)SINS的基本原理及其常用坐標(biāo)系，對SINS算法中的姿態(tài)、速度和位置更新進(jìn)行了推導(dǎo)，并通過MATLAB完成SINS算法的仿真。仿真結(jié)果驗(yàn)證了SINS算法的正確性。
　　其次，根據(jù)GPS的系統(tǒng)組成及定位原理，對造成GPS測量誤差的原因進(jìn)行了分析，并完成由GPS預(yù)報(bào)星歷計(jì)算衛(wèi)星坐標(biāo)的算法仿真。仿真結(jié)果表明，此算法對于GPS接收機(jī)減少定位時間和提高定位精度提供了一定的理

3、論基礎(chǔ)。
　　再次，根據(jù)SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差模型，分別建立了不同組合模式下的狀態(tài)方程和觀測方程，并用擴(kuò)展卡爾曼濾波和無跡卡爾曼濾波對組合方案進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明，UKF對非線性系統(tǒng)的濾波效果要優(yōu)于EKF，緊耦合組合同樣優(yōu)于松耦合組合。
　　最后，通過三軸轉(zhuǎn)臺實(shí)驗(yàn)和跑車實(shí)驗(yàn)對SINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的各部分算法和程序代碼進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，組合導(dǎo)航各部分程序都是可行的，而且算法較好地抑制了SINS長時間工