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《西北工业大学》 2001年
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低成本SINS/GPS组合导航系统研究

栗瑞江  
【摘要】: 本文进行了低成本SINS/GPS组合导航系统的设计与仿真。组合系统由惯性系 统、GPS系统、气压高度表及磁航向仪构成。导航传感器的各部分输出信息送导 航计算机,应用卡尔曼滤波方法进行数据处理得到最优导航信息。考虑系统的特点, 陀螺采用压电或微机械陀螺,加速度计采用微机械加速度计;GPS测量装置采用 成本较低的GPS-OEM板;导航计算机采用PC/104系列产品。 文中讨论了压电、微机械等惯性器件的工作原理和数学模型,并对低成本的惯 性系统误差模型进行了研究简化;本文深入分析了GPS的主要误差源,并建立了 GPS的误差模型;同时还分析了气压高度表和磁航向仪的误差模型。通过分析研 究,确定了系统的数学模型。 本文着重研究了SINS/GPS组合导航系统的设计。组合系统采用位置、速度组 合方式;在不影响系统精度的情况下,通过对低成本的惯性系统误差方程进行了简 化,减小了计算量,减轻了计算机负担,降低了成本;在校正方式上,采用了反馈 校正的方法,提高了SINS误差方程的线性化近似程度,提高了精度;在卡尔曼滤 波计算中,采用了U—D分解的方法,提高了滤波器的数值稳定性;在滤波器中将 气压高度表、磁航向仪的输出信息与GPS的输出信息分组顺序处理即序贯处理, 保证了在GPS信号丢失时前两者信息对SINS的修正作用,同时还降低了计算量, 保证了实时性。针对几种典型的飞行段设计了仿真飞行轨迹,并对三种不同性能级 惯性器件的SINS/GPS组合系统进行了仿真,并模拟了GPS信号丢失时的情况。 结果表明:对于陀螺漂移为100度/小时、加速度计零偏为0.005g的组合系统,位 置精度可以在60米左右,速度精度可以达到1米/秒左右,姿态角精度可以达到0.25 度左右。在GPS信号丢失时,系统误差的增长速度比纯SINS系统明显减缓,信号 丢失2分钟后,位置误差为370米,速度误差为2.4米/秒。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TN966

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【引证文献】
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【同被引文献】
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8 阎喆;GPS/SINS组合导航系统的研究及仿真[D];电子科技大学;2010年
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