随着惯性技术的不断发展,以惯性技术为基础的组合导航系统已经成为当前导航系统发展的主要方向,特别是基于微型惯性组件的低成本惯性组合导航系统正在成为导航领域的一个研究热点。世界范围内很多知名研发机构和研究所均致力于该项技术的发展和相关产品的产业化,例如,Honeywell、Draper、Crossbow等公司以及Stanford、Calgary、MIT等大学均在该领域投入了大量的人力和财力。本文针对低成本微型惯性组件(IMU)/GPS组合导航系统设计理论及工程实现进行了深入研究。 本文研究工作主要包括如下内容: 1.从惯性组件(IMU)、磁航向仪(COMPASS)、GPS的工作原理出发,根据它们的控制指令及数据输出格式,编制了系统所用器件数据采集软件,给出了数据采集软件流程图。 2.对低成本捷联惯性组合导航系统数字迭代算法进行了深入研究,详细推导并整理了低成本捷联惯导系统工程应用中的姿态更新、速度更新、位置更新及初始对准算法。 3.对低成本IMU/GPS组合导航系统进行了设计,绘制了在实际工程中低成本捷联惯性组合导航系统的结构设计图,建立了以捷联为主的用于卡尔曼滤波的系统方程和观测方程。给出了低成本IMU/GPS组合导航系统滤波组合方案。 4.研究了低成本捷联惯性组合导航系统在工程实现中的初始对准问题,进行了IMU/GPS低成本组合导航系统静态试验。选择了具有代表性的卡尔曼滤波方法应用到具体的组合导航系统静态试验分析过程中,对卡尔曼滤波在低成本捷联惯性组合导航系统中的应用做了进一步的验证。 5.应用面向对象的高级语言C++,成功编制了SINS/GPS惯性基多模式组合导航可视化仿真系统,并已交付使用。