基于MEMS慣性組件的INS-GPS組合導(dǎo)航定位定姿的研究.pdf

1、本文針對(duì)基于MEMS慣性組件的INS/GPS組合導(dǎo)航定位定姿的方法進(jìn)行了研究，主要完成的工作和貢獻(xiàn)如下：
　　1、系統(tǒng)分析了基于MEMS的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及組合導(dǎo)航系統(tǒng)的原理。從原理上了解了慣性導(dǎo)航和GPS系統(tǒng)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，得到將二者組合在一起可以提高導(dǎo)航精度的結(jié)論；
　　2、對(duì)慣性導(dǎo)航基本解算方法及誤差模型進(jìn)行了研究，包括姿態(tài)矩陣計(jì)算方法，位置、速度的更新算法等；并根據(jù)GPS的誤差源，推導(dǎo)出了關(guān)于偽距、偽距率

2、的誤差方程；
　　3、對(duì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)不同的組合方式進(jìn)行了研究，推導(dǎo)了松耦合與緊耦合的狀態(tài)方程與觀(guān)測(cè)方程，并通過(guò)MATLAB進(jìn)行仿真，結(jié)果表明緊耦合的導(dǎo)航精度高于松耦合；
　　4、深入研究了卡爾曼濾波在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用，最終選取擴(kuò)展卡爾曼濾波作為本組合導(dǎo)航的濾波方法，選取以陀螺儀、加速度計(jì)等15維慣性傳感器的誤差為狀態(tài)變量，將慣導(dǎo)和GPS的速度和位置信息之差作為觀(guān)測(cè)量，在速度和位置的組合方式下對(duì)組合導(dǎo)航進(jìn)行擴(kuò)展卡爾曼濾波；

3、
　　5、通過(guò)慣導(dǎo)及GPS測(cè)試實(shí)驗(yàn)可知，慣導(dǎo)的定位定姿誤差會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而增大，在無(wú)遮擋和無(wú)外界干擾的條件下，GPS的穩(wěn)定性和精度是比較可靠的；將二者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行了半實(shí)物組合導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證組合導(dǎo)航算法有效的抑制了陀螺儀、加速度計(jì)的隨機(jī)漂移以及純慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差的發(fā)散，組合導(dǎo)航極大地提高了導(dǎo)航系統(tǒng)的姿態(tài)角、經(jīng)緯度、位置、速度誤差精度。從而驗(yàn)證了本文所采用的松耦合組合方式卡爾曼濾波組合導(dǎo)航算法的可行性。
　　綜上所述，本文對(duì)基

4、于MEMS慣性組件的INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了研究，利用實(shí)驗(yàn)室自主研制的組合導(dǎo)航系統(tǒng)樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和仿真分析，驗(yàn)證了本文采用的組合導(dǎo)航算法的可行性。但組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度仍有待于提高，在以后的研究中還需要改進(jìn)的地方如下：
　　1、在組合方式上，可以將本文采用的卡爾曼濾波開(kāi)環(huán)校正方案改為閉環(huán)校正方案，確保MIMU力學(xué)編排中的誤差始終為小量，或者可以采用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)混合校正方案；
　　2、在半實(shí)物導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)中，組合導(dǎo)航系統(tǒng)由外界