基于雙天線GPS-INS組合測向技術(shù)研究.pdf

1、隨著各種輔助導(dǎo)航手段、現(xiàn)代估計技術(shù)和高性能計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，組合導(dǎo)航系統(tǒng)在導(dǎo)航、定位、定向領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。載體姿態(tài)信息(包含航向角、俯仰角和橫滾角)是導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的重要參數(shù)之一，被廣泛應(yīng)用于飛行器、船舶、衛(wèi)星等動態(tài)載體的姿態(tài)測量上。但如何在動、靜態(tài)環(huán)境下獲得連續(xù)、實時、有效的姿態(tài)信息逐漸成為應(yīng)用領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是測向領(lǐng)域的難點(diǎn)之一。本文設(shè)計了基于雙天線的GPS/INS組合測向系統(tǒng)，重點(diǎn)在于研究如何實時、有效的測量航向角信息并提高測量

2、精度。論文主要包括理論和誤差建模分析、數(shù)據(jù)融合及系統(tǒng)設(shè)計和實驗驗證等研究工作。
　　 論文首先對兩種導(dǎo)航系統(tǒng)組成及原理分別進(jìn)行了論述，在學(xué)習(xí)掌握基礎(chǔ)上推導(dǎo)了兩種導(dǎo)航系統(tǒng)對于載體姿態(tài)測量的方法及相關(guān)方程，分析了個系統(tǒng)存在的各種誤差并建立了誤差補(bǔ)償模型。介紹了測量過程中常用的坐標(biāo)系及相互轉(zhuǎn)換關(guān)系及卡耳曼濾波器在算法中的應(yīng)用，并對組合系統(tǒng)的姿態(tài)信息融合算法進(jìn)行了重點(diǎn)分析和研究。
　　 在理論分析與研究的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)濾波器不

3、能直接處理非線性問題，設(shè)計了非線性卡爾曼濾波器，通過對GPS接收機(jī)的原始測量數(shù)據(jù)和由INS給的估算值進(jìn)行融合，得到的誤差估計反饋給INS，最終輸出系統(tǒng)的導(dǎo)航信息。文中以GPSOEM接收板、多頻天線、IMU慣性單元(陀螺和加速度計)及自主設(shè)計的控制板為基礎(chǔ)構(gòu)建了雙天線的GPS/INS組合導(dǎo)航測向系統(tǒng)。通過系統(tǒng)的測量單元檢測并接收兩種導(dǎo)航系統(tǒng)信息后，傳遞給姿態(tài)解算單元，利用DSP實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合算法并給出了流程。
　　 最后，通過實驗的