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现代战争的高技术特点表明，武器打击的精确化已成为其在未来高新技术战场上发展的必然趋势，强对抗技术的复杂战场迫切需求大量高精度的导航制导武器；智能交通管理系统等民用领域也迫切需要低成本、高可靠性、精度适中的组合导航系统，这些迫切需求促使组合导航系统不断朝着低功耗、低成本、小体积的方向发展，MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统正是在这种背景下提出的。本文以DSP+FPGA电路为组合导航系统硬件载体，利用联邦卡尔曼滤波算法将MIMU、GPS、电子罗盘最优组合、形成优势互补，构成一套具有低功耗、低成本、高可靠性、多冗余度的组合导航系统。首先，分别对MIMU、GPS、电子罗盘的工作原理进行了分析，设计了系统总体方案；分析了MIMU、GPS、电子罗盘误差产生机理，建立了对应的数学模型。并针对电子罗盘误差模型及特点，提出了一种基于椭球拟合的电子罗盘现场快速标定补偿方法，并通过转台试验验证了该方法的正确性、有效性。然后，设计了基于MIMU /GPS/电子罗盘的联邦滤波器。在统一坐标系的基础上，提出了基于卡尔曼滤波技术的初始对准方法，引入电子罗盘辅助测姿完成系统粗对准，再用卡尔曼滤波算法进行精对准，进一步提高系统滤波精度。针对本系统高精度、高容错性的实际应用要求，设计了无重置式速度、位置、姿态分别组合的联邦卡尔曼滤波算法，各子滤波器独立工作，没有反馈重置带来的相互影响，保证了系统最高的容错性能。最后，搭建了DSP+FPGA双核嵌入式组合导航电路。利用FPGA丰富的逻辑资源进行精确的时序控制，以GPS接收机输出的1PPS秒脉冲信号作为时间同步标签，通过数据外推算法，实现MIMU、GPS、电子罗盘的同步采集。利用DSP作为信息融合中心，进行位置姿态实时解算、滤波算法以及上位机通信。DSP、FPGA相互配合、协调工作，共同完成导航解算任务。仿真试验和实地跑车试验表明，MIMU /GPS/电子罗盘组合导航系统能满足系统的实际应用需求，具有成本低、体积小、精度高、容错性高等特点，为今后进一步开展MIMU/GPS/电子罗盘组合导航系统的实验研究奠定了基础。