【摘 要】
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弹载组合导航系统作为现代战争中制导炮弹的必备系统,其导航性能直接影响制导武器的杀伤效果。随着北斗导航卫星系统（Bei Dou Navigation Satellite System,BDS）全球组网成功以及微机电系统（Micro Eletro Mechanical System,MEMS）技术研究的不断深入,基于MEMS惯性测量单元的微惯导系统（Micro Inertial Navagation
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弹载组合导航系统作为现代战争中制导炮弹的必备系统,其导航性能直接影响制导武器的杀伤效果。随着北斗导航卫星系统（Bei Dou Navigation Satellite System,BDS）全球组网成功以及微机电系统（Micro Eletro Mechanical System,MEMS）技术研究的不断深入,基于MEMS惯性测量单元的微惯导系统（Micro Inertial Navagation System,MINS）与BDS的组合导航系统在现代化作战武器中的应用越来越广泛。现有弹载BDS/MINS组合导航系统大多直接利用数米定位精度的BDS单点定位信息进行组合导航,为了进一步提高导航精度,本文基于网络实时动态相对定位技术（Real Time Kinematic Positioning,RTK）构建BDS-RTK定位系统,继而实现弹载BDS-RTK/MINS组合导航系统。现有弹载BDS/MINS组合导航系统直接利用BDS单点定位数据与MINS惯导数据进行组合导航,为了进一步提升导航精度,对原有组合导航系统进行改进,构建BDS-RTK定位系统与MINS完成对准与导航。BDS-RTK定位系统利用MW组合法进行卫星信号的周跳探测与修复以及整周模糊度的固定,采用虚拟参考站技术获取差分改正数,得到高精度定位数据。在BDS-RTK定位系统的辅助下,利用加速度计输出信息完成水平对准,根据BDS-RTK定位系统输出信息进行方位对准,实现初始对准。继而对组合导航各个子系统进行误差分析,推导误差状态方程,并以速度、位置作为观测量设计15维卡尔曼滤波模型,实现BDS-RTK/MINS的组合导航,并通过仿真实验验证导航性能。针对弹丸飞行过程中卫星信号缺失的情况,对上述组合导航系统作进一步改进。引入外弹道模型,利用该模型解算位置、速度作为卡尔曼滤波的观测量,设计15维卡尔曼滤波器,实现卫星信号缺失下的弹道辅助惯导系统的组合导航。通过仿真实验验证了该算法的可行性。最后为了测试验证组合导航算法的导航性能,进行了BDS-RTK定位系统的精度测试以及组合导航系统的小车实验。精度测试中,分别获取单点定位与BDS-RTK定位信息进行对比。结果表明,本文所设计的BDS-RTK定位系统的内符合精度小于0.02m,动态测试中导航定位性能也明显优于单点定位模式,可以有效提升定位精度。组合导航系统的小车实验中,通过基于BDS-RTK定位系统、MINS、微处理器的嵌入式系统平台获取数据,结果表明位置误差小于0.5m,实际导航性能得以验证。
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