高動態(tài)下SINS-GPS超緊耦合組合導航系統(tǒng)的仿真平臺研究.pdf

1、隨著世界各國軍事現(xiàn)代化建設步伐越來越快，各類先進武器設備的動態(tài)性能越來越高，如何解決高動態(tài)條件下的導航定位問題已經成為各國科學家關注的焦點問題。鑒于捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)(SINS)和衛(wèi)星導航系統(tǒng)（以GPS為主導）的誤差模型具有良好的互補優(yōu)勢，二者的有效組合可以同時克服SINS誤差隨時間積累和GPS易受外界環(huán)境干擾的缺點，因而成為解決高動態(tài)條件下實時、連續(xù)和精確定位問題的有效途徑。
　　受國家自然科學基金項目資助，本文對SINS/GPS

2、超緊耦合組合導航系統(tǒng)的仿真平臺進行了深入研究，其中研究工作主要包括下面幾個部分:
　　1.鑒于真實的高動態(tài)數據不易獲得以及理論研究需要，開發(fā)了基于載體高動態(tài)運動軌跡的慣性測量器件(IMU)信號仿真器和GPS中頻數字信號仿真器。針對IMU信號仿真器，提出了由姿態(tài)、位置信息逆向解算IMU數據的方法，分別建立陀螺儀和加速度計的數學模型，并對其誤差模型進行了詳細分析。針對GPS中頻信號仿真器，對GPS信號結構進行了簡要分析，建立了相應的信

3、號傳輸數學模型，結合衛(wèi)星星歷信息和載體高動態(tài)運動信息，對相關用戶定義參數和誤差模型進行了仿真，靈活的參數設置便于進行算法性能分析與誤差分析。
　　2.針對熱噪聲和動態(tài)應力誤差在載波跟蹤環(huán)路中的相互制約關系，在詳細推導了衛(wèi)星信號跟蹤參數、I/Q信號和載體位置、速度信息的關系基礎上，設計了慣導速度信息輔助接收機載波跟蹤環(huán)路，并提出了一種環(huán)路帶寬優(yōu)化算法。輔助跟蹤環(huán)路利用慣導速度信息估算衛(wèi)星信號的多普勒頻移，可以很大程度上消除跟蹤環(huán)路中

4、的動態(tài)應力誤差，同時，跟蹤環(huán)路的真實帶寬變小，濾除外界噪聲的能力加強，跟蹤環(huán)路的性能得到提高。環(huán)路帶寬優(yōu)化算法根據各種噪聲與帶寬的關系，確定最優(yōu)帶寬值使相位誤差達到最小，使跟蹤環(huán)路的跟蹤性能保持在最佳狀態(tài)。
　　3.基于矢量跟蹤環(huán)路的超緊耦合組合導航系統(tǒng)設計。與傳統(tǒng)的標量式跟蹤環(huán)路不同，矢量跟蹤環(huán)路充分利用了各通道間數據的相關性，處理高動態(tài)信號和弱信號的能力加強。針對超緊耦合組合導航系統(tǒng)矢量跟蹤環(huán)路中各子系統(tǒng)間的數據融合問題，提出