惯性导航作为一种自主的导航方法,在导航技术中占有突出的地位,捷联式惯性导航系统是惯性导航技术的发展方向。为适应现代作战飞机要求惯性导航系统向小型化、数字化和综合化的方向发展,有必要对基于低成本的微型惯性测量单元组成的捷联式组合惯性导航系统做进一步的理论研究和工程化样机的研发。 本文首先阐述了一般捷联式惯性导航系统的原理,在此基础上,介绍了这种先进的速度组合捷联式航姿系统的原理和构成。本文着重讨论了卡尔曼(Kalman)滤波器在本项目中的工程应用:间接法闭环校正的线性卡尔曼滤波器结构的确定;选择适当的参数进行误差建模;给出速度组合的离散卡尔曼滤波器的状态方程、量测方程及卡尔曼算法流程。 通过理论分析和对多传感器组合的导航系统仿真结果说明,采用Kalman滤波器对各信号组合后,克服了由低精度低成本IMU构成的纯捷联惯导系统导航参数发散很快的现象,导航参数的精度得到了很大的提高;引入速度再进行组合后,姿态精度也得到较大改善,各项导航参数可以满足一般导航定位的要求。为此,确定了捷联式惯性航姿系统的最小化组成。 在相关单位的大力支持下,先期完成了捷联式惯性航姿系统工程样机的硬件制作、软件开发和软硬件的组装和调试;地面跑车试验结果也证明,这种基于低成本、低精度微型惯性测量器件的采用卡尔曼滤波器实现最优组合的捷联式惯性航姿系统不仅具有性能稳定、可靠性高、成本低的优点,而且输出了较高精度的航姿参数,是一种具有独特优点的先进实用的捷联式惯性导航系统。