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1、沈阳理工大学硕士学位论文摘要SINS（捷联惯性导航系统）具有完全自主性，但无法长时间单独工作，GPS长期精度高，但易受外界干扰而无法定位。利用组合导航技术将SINS与GPS进行组合，这样能发挥它们各自的优势，取长补短，是目前导航技术领域内的主要研究内容。近年来，基于MEMS技术的MIMU因其体积小、成本低等优势，在SINS中得到广泛应用，尤其是对微小型飞行载体的导航、制导与控制具有重要意义。因此，本文以实验室自主设计的基于低成本MEMS的MIMU和导航计算机为实验对象，对SINS/GPS组合导航算法进行研究。首先，根据SINS的基本原理及其常用坐
2、标系，对SINS算法中的姿态、速度和位置更新进行了推导，并通过MATLAB完成SINS算法的仿真。仿真结果验证了SINS算法的正确性。其次，根据GPS的系统组成及定位原理，对造成GPS测量误差的原因进行了分析，并完成由GPS预报星历计算卫星坐标的算法仿真。仿真结果表明，此算法对于GPS接收机减少定位时间和提高定位精度提供了一定的理论基础。再次，根据SINS/GPS组合导航系统的误差模型，分别建立了不同组合模式下的状态方程和观测方程，并用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波对组合方案进行了仿真。仿真结果表明，UKF对非线性系统的滤波效果要优于EKF，紧耦
3、合组合同样优于松耦合组合。最后，通过三轴转台实验和跑车实验对SINS/GPS组合导航系统的各部分算法和程序代码进行验证。结果表明，组合导航各部分程序都是可行的，而且算法较好地抑制了SINS长时间工作时解算结果发散的现象，具有一定的工程应用价值。关键词：MEMS；SINS；GPS；组合导航；卡尔曼滤波沈阳理工大学硕士学位论文AbstractSINShastotallyautonomy,butisnotsuitableforworkinglongandalone.GPShashighlong-termaccuracy,butitissovulnera
4、bletooutsideinterferencethatcan'tposition.Byusingthetechnologyofintegratednavigation,SINSandGPScanbecombinedtomakeuseoftheiradvantagesandlearnfromeachother,sothistechnologyisthemainresearchcontentofthenavigationtechnologyareanow.Inrecentyears,MIMUwhichbasedonMEMStechnologyhas
5、beenwidelyusedinSINSbecauseofitssmallvolumeandlowcost,especiallyhavinggreatimportancetomakenavigation,guidanceandcontrolofmicroflyingcarriercometrue.Therefore,thispaperuseMIMUandnavigationcomputerasexperimentalsubjects,whichareindependentlydesignedbythelaboratory,andresearcho
6、ntheSINS/GPSintegratednavigationalgorithm.First,accordingtothebasicprinciplesofSINSanditscommoncoordinatesystems,theupdatesofattitude,speedandlocationintheSINSnavigationalgorithmarebeeninferred,andthesimulationoftheSINSalgorithmiscompletedbyusingMATLAB.Thesimulationresultsver
7、ifythecorrectnessoftheSINSalgorithm.Second,accordingtothecompositionandpositioningprincipleofGPSnavigationsystem,thecausesoftheGPSmeasurementerrorareanalyzed.AndthealgorithmandsimulationofsatellitecoordinatescalculatedbyGPSpredictionephemerisarecompleted.Thesimulationresultss
8、howthatthisalgorithmprovidecertaintheoryfoundationtoreducepositionin
