地磁輔助的INS-GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人們對導(dǎo)航定位的需求越來越大，并且該項技術(shù)已經(jīng)在諸多領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。以GPS為代表的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System, GNSS）長時間定位精度高，用戶使用方便且成本較低；但是其數(shù)據(jù)更新頻率低，信號質(zhì)量容易受外部環(huán)境影響。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（Inertial Navigation System, INS）具有動態(tài)性能高、可獨立工作等優(yōu)點，但是其定位誤差會隨著時間增

2、加而不斷積累。當(dāng)兩者獨立使用時其使用范圍都會因為自身的缺點而受到諸多限制。INS/GPS組合導(dǎo)航具有精度高、體積小、成本低、重量輕、動態(tài)性能高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，因而在消費電子領(lǐng)域等具有非常廣闊的前景。
　　本文采用MEMS慣性器件MPU6050、磁傳感器HMC5883L和GPS接收機(jī)等低成本傳感器，以STM32為微控制器，實時采集各傳感器的數(shù)據(jù)，由慣性導(dǎo)航算法實時解算慣性導(dǎo)航信息，通過組合導(dǎo)航算法對INS和GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處

3、理，并將組合導(dǎo)航信息由串口輸出。
　　論文首先講述了INS導(dǎo)航的基本原理，利用四元數(shù)、歐拉角等方法描述姿態(tài)角，分析了四元數(shù)更新方法，并利用卡爾曼濾波的方法對陀螺儀、加速度計和磁傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高了姿態(tài)解算精度；對INS系統(tǒng)速度計算中出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)、劃槳效應(yīng)和位置解算中的旋轉(zhuǎn)效應(yīng)和渦卷效應(yīng)進(jìn)行分析，推導(dǎo)出其誤差模型，并指出相應(yīng)的補(bǔ)償方法；對INS系統(tǒng)中姿態(tài)誤差模型、速度誤差模型及位置誤差模型進(jìn)行分析。接著對GPS導(dǎo)航的基本原