导弹GNSS/INS组合导航方法研究

【摘要】：本文首先介绍了惯性导航和卫星导航的发展,然后详述了惯性导航原理,指出了捷联式惯性导航系统的不足。GNSS(Global Navigation Satellite System)/INS(integrated navigation System)组合导航系统是高性能、低成本、小体积、高可靠性的导航系统,是当前导航系统发展的方向。组合导航的本质就是利用外部信息,采用卡尔曼滤波器,对惯导系统的参数进行估计修正,从而提高系统的精度。 GPS/INS是组合导航的一个主要方式,但由于GPS受控于美国军方,存在相应的限制性服务,因此在一定程度上就限制了GPS/INS在其它国家军事领域上的应用。GNSS组合导航系统克服了这个缺点,同时它还大幅度提高了定位精度和可靠性是组合导航系统一个重要的发展方向。 研制了GNSS/INS组合导航仿真系统,对惯性导航、GPS,GLONASS及多种组合进行仿真运行。经过误差分析和实验对比,相对于以上几种独立的导航形式,GNSS/INS组合导航系统拥有更高的精度,弥补了捷联式惯导系统误差随时间积累的不足。 在组合导航系统中,伪距伪距率组合、位置速度组合各有优势。伪距伪距率组合有着更小的姿态误差和位置误差,而位置速度组合的速度误差比纯惯性导航系统小了一个数量级,位置速度组合在稳态时,对于速度的补偿较好;伪距伪距率组合在稳态时,对于姿态和位置的补偿较好;所以,可以根据不同的要求选取合适的组合导航方式。 为了提高定位精度,导航星的选择通常以综合性能指标GDOP值的大小来衡量卫星位置的优劣,要求GDOP值越小越好。在条件相同的情况下,显然是GPS/GLONASS组合星座系统的GDOP值更小,而且节省了收星时间,也更有利于提高导航精度。