GPS羅經(jīng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、GPS羅經(jīng)是一種新型的電子導(dǎo)航儀。它是利用接收到的GPS信號(hào)和陀螺的輸出角速率，通過羅經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)算法來完成傳統(tǒng)羅經(jīng)的一些豐要的導(dǎo)航參數(shù)的測(cè)量。GPS羅經(jīng)良好的性能和相對(duì)便宜的價(jià)格為其在姿態(tài)測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了廣闊的前景，所以對(duì)GPS羅經(jīng)關(guān)鍵技術(shù)的研究也成為GPS應(yīng)用中的熱門研究方向。 GPS羅經(jīng)是利用所接收到的GPS信號(hào)和陀螺的輸出角速率相互結(jié)合來完成導(dǎo)航定位的儀器，本課題著重研究了GPS羅經(jīng)的導(dǎo)航算法，其中包括GPS測(cè)姿算法和

2、GPS/陀螺姿態(tài)融合算法，及GPS羅經(jīng)軟硬件實(shí)現(xiàn)。 本文提出一種工程實(shí)用的GPS測(cè)姿算法。傳統(tǒng)的姿態(tài)角求解技術(shù)采用三參數(shù)最小二乘姿態(tài)角求解技術(shù)或九參數(shù)最小二乘姿態(tài)角求解技術(shù)，這樣求解的復(fù)雜度比較大，本文采用固定基線的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，直接計(jì)算載體的姿態(tài)角，這就大大減少了姿態(tài)角的求解復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，并使得姿態(tài)角誤差控制在±1°之內(nèi)，是一種工程實(shí)用的姿態(tài)確定算法。 接著提出了一種適應(yīng)于船舶的GPS/

3、陀螺姿態(tài)融合算法。該算法提出采用龍格一庫(kù)塔法并根據(jù)陀螺角速率的輸出值來估算船舶姿態(tài)信息，以解決微分姿態(tài)方程的連續(xù)性和陀螺輸出角速率的離散性的問題。由于陀螺角速率的輸出次數(shù)要比GPS姿態(tài)信息的輸出次數(shù)多得多，所以本算法提出采用改進(jìn)的卡爾曼濾波的方法估算出陀螺的姿態(tài)估計(jì)誤差和陀螺的漂移，即在GPS姿態(tài)信息不刷新時(shí)，多次估計(jì)船舶姿態(tài)值并多次計(jì)算一步預(yù)測(cè)均方誤差直至GPS姿態(tài)信息輸出，最后用GPS姿態(tài)值修正陀螺估計(jì)值得出船舶姿態(tài)的準(zhǔn)確信息。實(shí)驗(yàn)