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全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)联合导航系统是目前进行空中、海上和陆地导航和定位最为理想的系统。首先GPS和INS本身就是当代最先进的导航定位设备;其次,GPS和INS具有优势互补的特点,一方面,GPS校正INS长时间的误差积累。另一方面,INS可以改正GPS周跳,在GPS信号失锁时进行精确地内插。实现GPS和INS可有不同的组合方案以满足使用者的不同的要求。 作为一种最优估计理论的数据处理方法,卡尔曼滤波(Kalman filter)为组合导航系统提供了理论基础,联合导航的基本原理是在导航系统观测输出量的基础上,利用卡尔曼滤波去估计系统的各种误差状态,并用误差状态的估计值去校正系统,以达到系统组合正确求取导航物体状态的目的。 本文首先简要地介绍了GPS、INS和卡尔曼滤波的基本知识,再讨论基于卡尔曼滤波GPS/INS进行组合的一些方法和特点,从而设计改进卡尔曼滤波的方法。本文附有程序,用Delphi语言进行卡尔曼滤波算法实现,结合动态数组技术,设计的卡尔曼滤波器可以输入不同维数的状态参数及观测参数,对各种条件不同、精度不同的滤波模型具有一定的普遍意义。最后本文给出一个飞行器的实例,数据显示组合滤波方法的不同产生结果的误差具有明显的差异,改进后的卡尔曼滤波取得了满意的效果。