地磁輔助的INS-GPS組合導航系統的設計與實現.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們對導航定位的需求越來越大，并且該項技術已經在諸多領域發(fā)揮著至關重要的作用。以GPS為代表的全球導航衛(wèi)星系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）長時間定位精度高，用戶使用方便且成本較低；但是其數據更新頻率低，信號質量容易受外部環(huán)境影響。慣性導航系統（Inertial Navigation System, INS）具有動態(tài)性能高、可獨立工作等優(yōu)點，但是其定位誤差會隨著時間增

2、加而不斷積累。當兩者獨立使用時其使用范圍都會因為自身的缺點而受到諸多限制。INS/GPS組合導航具有精度高、體積小、成本低、重量輕、動態(tài)性能高和抗干擾能力強等優(yōu)點，因而在消費電子領域等具有非常廣闊的前景。
　　本文采用MEMS慣性器件MPU6050、磁傳感器HMC5883L和GPS接收機等低成本傳感器，以STM32為微控制器，實時采集各傳感器的數據，由慣性導航算法實時解算慣性導航信息，通過組合導航算法對INS和GPS數據進行融合處

3、理，并將組合導航信息由串口輸出。
　　論文首先講述了INS導航的基本原理，利用四元數、歐拉角等方法描述姿態(tài)角，分析了四元數更新方法，并利用卡爾曼濾波的方法對陀螺儀、加速度計和磁傳感器的數據進行融合，提高了姿態(tài)解算精度；對INS系統速度計算中出現的旋轉效應、劃槳效應和位置解算中的旋轉效應和渦卷效應進行分析，推導出其誤差模型，并指出相應的補償方法；對INS系統中姿態(tài)誤差模型、速度誤差模型及位置誤差模型進行分析。接著對GPS導航的基本原