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方位角精度对捷联式惯性导航定位系统的精度具有决定性作用,由于MEMS陀螺仪本身精度有限,难以长时间准确的对方位角进行估计,对于MEMS惯性导航定位系统如何实现方位角长时间高精度的输出还需要进行研究。针对上述问题,本文借助一些辅助信息来对产生的方位角偏差进行校准,主要从以下三方面进行研究:(1)方位角长时间精度保持的整体方案对影响方位角长时间精度保持的因素进行分析研究,针对已经产生的方位偏差进行整体方位角校准方案设计,即对采集数据环境进行实时磁干扰评估,根据磁干扰程度不同选择不同的方案,当地磁场不受明显干扰时,选择互补滤波和Kalman滤波相融合的方位角校准算法,当地磁场受到明显干扰的情况下,采用结合运动场景约束的方位角校准策略。(2)Kalman滤波和互补滤波相融合的方位角校准算法当地磁场不受明显干扰时,提出将Kalman滤波和互补滤波相融合的算法。首先将电子罗盘和陀螺仪通过Kalman滤波融合得出最优估计四元数,然后利用互补滤波算法对陀螺仪的漂移进行补偿得到校正后的四元数,将此次得到的四元数和上次Kalman滤波得出最优估计四元数再次通过Kalman滤波算法对四元数进行第二次最优估计,进而求解方位角。实验中对比了无滤波算法、Kalman滤波算法、互补滤波算法和Kalman滤波与互补滤波相融合算法的方位角精度,实验证明,该算法可以有效解决方位角误差发散问题,实现1°/h的高精度输出。(3)结合运动场景约束模式的方位角校准算法在地磁受到长时间严重干扰的场合,电子罗盘将无法准确确定方位信息,则引入基于运动场景约束的方位角校准算法。当行人在直梯内保持静止状态,则可判定行人此时必然处于垂直运动状态,利用垂直分量保持恒定来进行观测和校正。当判定行人在水平面直线行走时,则可判定相邻两个零速区间内的航向角偏差和竖直位移偏差近似为零,将该偏差值作为观测值进行方位的修正。当判定行人在楼梯行走时,楼梯每个台阶的高度通常是一定的,则可判定相邻两个零速区间的竖直位移偏差近似为零,根据相邻两个台阶竖直方向位移之差作为观测值来进行方位的修正。实验结果表明,该方法可以使方位角精度保持在1°/h以内。