車載MEMS-GPS緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、在遠(yuǎn)距離、長航時(shí)環(huán)境下，要求車載導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地輸出高精度的定位結(jié)果。當(dāng)可見衛(wèi)星數(shù)目不足時(shí)，GPS（Global Positioning system）無法進(jìn)行正常的位置和速度解算。低成本MEMS（Strapdown Inertial Navigation）慣性器件組成的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（Strapdown Inertial Navigation System,SINS），誤差累積非常迅速，無法進(jìn)行長時(shí)間連續(xù)定位。MEMS/GPS緊組合導(dǎo)

2、航可以解決可見衛(wèi)星數(shù)目不足的問題，然而傳統(tǒng)的MEMS/GPS緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)反饋校正姿態(tài)角誤差的效果不佳。低成本MEMS慣性器件組成的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差很大，這導(dǎo)致MEMS/GPS緊組合導(dǎo)航系統(tǒng)的姿態(tài)角誤差持續(xù)而且快速的累積，不僅影響了緊組合系統(tǒng)的精度，而且最終使緊組合導(dǎo)航濾波器發(fā)散。
　　第二章主要介紹了GPS與SINS定位的原理和誤差特性，以及近年來發(fā)展迅猛的MEMS慣性器件特點(diǎn)。通過對(duì)兩種導(dǎo)航系統(tǒng)的仿真對(duì)比，直觀地展現(xiàn)了二者的優(yōu)

3、缺點(diǎn)以及互補(bǔ)性。第三章介紹了擴(kuò)展卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter,EKF）的原理，組合導(dǎo)航開環(huán)與閉環(huán)兩種結(jié)構(gòu)以及松組合與緊組合的概念。設(shè)計(jì)了兩組對(duì)照試驗(yàn)，開環(huán)結(jié)構(gòu)緊組合與閉環(huán)結(jié)構(gòu)緊組合的對(duì)照以及四顆可見星與三顆可見星的緊組合導(dǎo)航對(duì)照。對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果表明閉環(huán)緊組合導(dǎo)航在長航時(shí)條件下相對(duì)開環(huán)結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢，并且，在可見星不足時(shí)，緊組合系統(tǒng)仍然能輸出較高精度的定位結(jié)果。根據(jù)車輛在行駛過程中的特性，文章在第四章提出了

4、一種MEMS/GPS緊組合導(dǎo)航姿態(tài)角反饋校正算法，利用緊組合反饋校正后SINS輸出的速度確定的航向角與俯仰角，得到姿態(tài)角的量測值，進(jìn)而建立起姿態(tài)角的量測方程，然后采用簡化的Sage-Husa自適應(yīng)濾波算法來濾波。最后通過一組仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證算法的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法相對(duì)于傳統(tǒng)算法能提高緊組合導(dǎo)航的輸出精度，而且導(dǎo)航濾波器長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，沒有發(fā)散跡象。第五章詳細(xì)介紹了MEMS/GPS緊組合導(dǎo)航仿真系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，以及SIN