基于MIMU-GPS緊組合的單兵導(dǎo)航算法研究.pdf

1、本文所研究的是單兵導(dǎo)航系統(tǒng)（Pedestrian Navigation System，簡(jiǎn)稱PNS），其主要用于為行人提供速度和位置等導(dǎo)航信息，在火災(zāi)救援和單兵作戰(zhàn)中用于廣泛的應(yīng)用前景。研究對(duì)象為微慣性測(cè)量單元（Micro Inertial Measurement Unit，簡(jiǎn)稱MIMU），得益于微電子技術(shù)，慣性測(cè)量單元可以集成到一塊芯片上，使得可攜帶式慣性測(cè)量單元成為了可能。慣性導(dǎo)航分為平臺(tái)式慣導(dǎo)和捷聯(lián)式慣導(dǎo)，由于不具備搭建物理平臺(tái)的條

2、件所以本課題選擇的是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)所搭建的是數(shù)學(xué)平臺(tái)，通過(guò)對(duì)捷聯(lián)矩陣的更新，可以實(shí)時(shí)獲得載體的位置、速度和姿態(tài)信息。組合導(dǎo)航是提高導(dǎo)航系統(tǒng)精度的重要手段之一，本課題同樣使用組合導(dǎo)航的方式來(lái)提高定位精度。
　　本文選用的GPS作為導(dǎo)航的輔助手段，通過(guò)松組合和緊組合的方式來(lái)構(gòu)建導(dǎo)航系統(tǒng)。針對(duì)MIMU短時(shí)精度高、誤差隨時(shí)間積累的特點(diǎn)，本文使用零速校正算法進(jìn)行誤差補(bǔ)償。提出了針對(duì)零速檢測(cè)的廣義似然比檢驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化，提出

3、加速度方差檢驗(yàn)、加速度方向檢驗(yàn)和角速率能量檢驗(yàn)三種簡(jiǎn)化的廣義似然比檢驗(yàn)。同時(shí)，根據(jù)零速校正天向誤差難以觀測(cè)的缺陷提出了零角速度修正、啟發(fā)式方向修正和磁力計(jì)修正三種方向誤差修正方案。對(duì)GPS的誤差特性進(jìn)行了分析，建立了針對(duì)GPS的誤差方程，并根據(jù)誤差方程建立了組合導(dǎo)航的松組合和緊組合系統(tǒng)模型。在對(duì)INS和GPS進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時(shí)，使用的是擴(kuò)展卡爾曼濾波，其在非線性系統(tǒng)中有著顯著的效果。同時(shí)，提出新息向量這一概念，通過(guò)檢測(cè)新息的方式來(lái)確定當(dāng)前G