GPS/SINS组合导航系统研究

本文对捷联惯导系统(SINS)及其与全球定位系统(GPS)的组合导航系统进行了研究。导航传感器(加速度计、陀螺仪和GPS接收机)的各部分信息送入导航计算机，应用卡尔曼滤波方法进行数据处理后得到最优导航信息。本文首先对实现SINS初始对准这个关键技术进行了研究，实现了基于参数辨识法的卡尔曼滤波初始精对准算法，大大提高了初始对准的精度。然后在此基础上进行了实现捷联惯导系统的软件编制，并对捷联惯导系统的误差进行了深入研究。最后在实现SINS的基础上，深入分析了GPS的误差来源，并建立了GPS误差模型，同时也研究了SINS与GPS的位置、速度组合导航，建立全球定位系统和捷联惯导系统的误差方程及位置速度测量方程，应用卡尔曼滤波技术实现了SINS和GPS的组合导航。 本文分七章对该课题进行了研究。第一章是绪论，介绍了课题的研究意义，国内外的研究现状和本文的主要工作；第二章是理论基础，介绍了相关的理论基础，包括GPS定位的基本原理、坐标的定义和转换、四元数的概念和卡尔曼滤波器；第三章介绍了捷联惯导系统的初始对准和精对准实现的方案；第四章分析了捷联惯导系统导航的基本原理和实现方案，给出了软件实现流程；第五章对GPS／SINS组合导航系统的原理和实现方案进行了介绍，提出了实现该方案的软件流程；第六章对GPS／SINS组合导航系统进行了实时仿真和数字仿真，并进行了大量试验，验证了此实时仿真软件的可靠性，并大大提高了系统的精度；第七章对本文的工作进行了总结，得出了该设计能基本满足系统的性能要求，并且对下一步研究提出了展望。