论文部分内容阅读
当前,导航应用范围日趋广泛,且人们对导航系统的精度、动态性能以及鲁棒性的要求不断提高。全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)的定位精度高,但高动态时易使环路失锁;惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的动态性能高、高频特性好,但其误差随时间不断累积。GPS/INS组合导航技术既可以提高GPS接收机的鲁棒性,又能够及时修正惯导系统的累积误差,已成为导航领域的研究热点。本文阐述了GPS/INS超紧组合导航系统发展的研究现状,罗列了GPS/INS不同组合模式的基本结构及特点,分析了组合导航系统中数据融合的方法,并对组合系统状态方程的建立进行了推导,介绍了GPS整周模糊度的解算流程,为GPS/INS超紧组合导航关键技术的研究奠定了基础。根据GPS/INS超紧组合导航系统的典型架构与面临的问题,本文对组合系统中的一些关键技术进行了改进。首先提出了一种基于滤波更新的组合滤波器的设计方法并用matlab实现了仿真,仿真结果表明观测输出值与估计值具有较好的吻合度;其次为了降低惯导系统的累积误差,本文提出了一种基于低速运动状态的惯导参数检测清零的优化算法,并将拟合算法应用到对惯导解算时所产生的奇异点的消除当中,通过仿真和实际测试都表明,采用本文的优化措施能够有效降低惯导累积误差;最后针对GPS整周模糊度确认中Ratio值的设定规律进行了探索,采用统计分析的方法生成了一个Ratio设定值的查询表,通过实际测验表明,将查询表中得到的Ratio值应用到GPS整周模糊度的解算中,能够有效减少GPS的初始化时间,具有一定的实际应用价值。基于上述研究,本文集成实现了一款GPS/INS超紧组合导航系统的硬件测试平台,以验证本文所做改进工作的合理性与有效性。测试结果表明,该硬件平台的静态误差小于50 cm,低速动态误差小于2.5 m,具备较好的精确度和稳定性,实现了本文所做改进工作的目标效果,并具有一定的实际应用价值。