高動態(tài)下SINS-GPS超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)的仿真平臺研究.pdf

1、隨著世界各國軍事現(xiàn)代化建設(shè)步伐越來越快，各類先進(jìn)武器設(shè)備的動態(tài)性能越來越高，如何解決高動態(tài)條件下的導(dǎo)航定位問題已經(jīng)成為各國科學(xué)家關(guān)注的焦點問題。鑒于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以GPS為主導(dǎo)）的誤差模型具有良好的互補優(yōu)勢，二者的有效組合可以同時克服SINS誤差隨時間積累和GPS易受外界環(huán)境干擾的缺點，因而成為解決高動態(tài)條件下實時、連續(xù)和精確定位問題的有效途徑。
　　受國家自然科學(xué)基金項目資助，本文對SINS/GPS

2、超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)的仿真平臺進(jìn)行了深入研究，其中研究工作主要包括下面幾個部分:
　　1.鑒于真實的高動態(tài)數(shù)據(jù)不易獲得以及理論研究需要，開發(fā)了基于載體高動態(tài)運動軌跡的慣性測量器件(IMU)信號仿真器和GPS中頻數(shù)字信號仿真器。針對IMU信號仿真器，提出了由姿態(tài)、位置信息逆向解算IMU數(shù)據(jù)的方法，分別建立陀螺儀和加速度計的數(shù)學(xué)模型，并對其誤差模型進(jìn)行了詳細(xì)分析。針對GPS中頻信號仿真器，對GPS信號結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡要分析，建立了相應(yīng)的信

3、號傳輸數(shù)學(xué)模型，結(jié)合衛(wèi)星星歷信息和載體高動態(tài)運動信息，對相關(guān)用戶定義參數(shù)和誤差模型進(jìn)行了仿真，靈活的參數(shù)設(shè)置便于進(jìn)行算法性能分析與誤差分析。
　　2.針對熱噪聲和動態(tài)應(yīng)力誤差在載波跟蹤環(huán)路中的相互制約關(guān)系，在詳細(xì)推導(dǎo)了衛(wèi)星信號跟蹤參數(shù)、I/Q信號和載體位置、速度信息的關(guān)系基礎(chǔ)上，設(shè)計了慣導(dǎo)速度信息輔助接收機(jī)載波跟蹤環(huán)路，并提出了一種環(huán)路帶寬優(yōu)化算法。輔助跟蹤環(huán)路利用慣導(dǎo)速度信息估算衛(wèi)星信號的多普勒頻移，可以很大程度上消除跟蹤環(huán)路中

4、的動態(tài)應(yīng)力誤差，同時，跟蹤環(huán)路的真實帶寬變小，濾除外界噪聲的能力加強，跟蹤環(huán)路的性能得到提高。環(huán)路帶寬優(yōu)化算法根據(jù)各種噪聲與帶寬的關(guān)系，確定最優(yōu)帶寬值使相位誤差達(dá)到最小，使跟蹤環(huán)路的跟蹤性能保持在最佳狀態(tài)。
　　3.基于矢量跟蹤環(huán)路的超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計。與傳統(tǒng)的標(biāo)量式跟蹤環(huán)路不同，矢量跟蹤環(huán)路充分利用了各通道間數(shù)據(jù)的相關(guān)性，處理高動態(tài)信號和弱信號的能力加強。針對超緊耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)矢量跟蹤環(huán)路中各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)融合問題，提出