基于sinsgps的组合导航系统与滤波算法研究

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1、イ脅才イノスｓｏｕｔｈｃｈｉｎａ軸UniversityofTechn碩士単位沿文基干SINS/GPS的狙合尋航系銃≒濾波算法研究作者姓名曹晟本学科寺並栓淑1技木与自動化装置指尋教師文J富春副教授所在学院自劫化科学埼工程学院沿文提交日期2016生6′用「

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6、‐ResearchonSINS/GPSIntergratedNavigationSystemandFilteringAlgorithmInvolvedADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：CaoShengjieSuperviso

7、r：A.P.LiufuchunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP273学校代号：10561学号：201420114296华南理工大学硕士学位论文基于SINS/GPS的组合导航系统与滤波算法研究作者姓名：曹晟杰指导教师姓名、职称：刘富春副教授申请学位级别：硕士学科专业名称：检测技术与自动化装置研究方向：嵌入式系统与开发论文提交日期：2016年4月23日论文答辩日期：2016年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：葛琳委员：魏武裴海龙谢巍娄全胜隼南理工大学学

8、位沿文原elJ性声明、邦重声明:所呈交的稔文是本人在早帰的指早下独立避行研究所=ノ三「尋三:研究成果。除了文中特別加以林注引用的内容外,本稔文不包含任七今人或集体己姪友表或撰写的成果作品。対本文的研究倣出重要貢=冥事三Tl｀人和集体,均己在文中以明碗方式林明。本人完全意沢到本声明的壬三舌果由本人承担。儲鶴:擬日期:ツ形年ι月

9、フ日学位沿文版杖使用授杖弔本学位沿文作者完全了解学校有美保留、使用学位沿文的規定,日「:It生在校攻減学位期同稔文工作的知惧声枚単位属隼南理工大学。学校言収保存井向国家有美部「]或机杓送交沿文的夏印件和屯子版,允浄学位l奎文被査同(除在保密

10、期内的保密稔文外);学校可以公布学位沿文的全I或部分内容,可以允汗采用影印、縮印或其官隻制手段保存、ツE編学位]を文。本人屯子文梢的内容和条反稔文的内容相一致。本学位稔文属千:□保密(校保密委員会常定力渉密学位沿文吋同:年月日),子_年_月_日解密后適用本授杖弔。日米保密,同意在校国同上友布,供校内帰生和与学校有共享跡波的単位渕覧:同意将本人学位稔文提交中国学木期刊(光盆版)屯子余志社全文出版和編入CNKI《中国知恢資源恵庫》,特播学位稔文的全部或部分内容。(清在以上相度方枢内打“V")日期:2θ/み、み1フ■9′み、′.17日期咲系地址(含由「編):すふル・チ

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13、づヽ1爾摘要捷联惯性导航系统（SINS）具有自主性导航与高机动性的特征，然而在长时间导航过程中会因为误差累积而出现导航信息发散的现象。全球定位导航系统（GPS）可以提供持续的高精度导航信息，但较为容易受到外界干扰而出现信号失效的现象。将两种系统结合的SINS/GPS组合导航改善了各自子系统的问题，具有较好的导航性能,是组合导航技术的主要形式之一。本文主要对SINS／GPS组合导航系统以及其中涉及到的滤波算法进行研究。首先对捷联惯性导航系统进行理论分析，着重研究了不同初始姿态误差角下，系统的近似线性模型与实际的非线性模型，并分别建立了相应的捷联惯性导航系统误

14、差方程。其次，本文在松组合模式下分别建立了SINS/GPS组合导航系统线性状态方程与非线性状态方程，两者采用同样的量测方程，然后重点分析相对应的线性卡尔曼滤波算法，以及扩展卡尔曼算法与基于Sigma点的非线性卡尔曼滤波算法，并对几种组合滤波算法在相应的系统模型下进行了仿真计算与效果对比分析。针对GPS失效时，SINS/GPS组合导航系统导航精度下降的情况，本文采用零速校正算法对组合导航系统进行误差校正，根据载体运动情况提出相应的零速检测算法，实现了一种基于零速校正的组合导航系统综合滤波算法。在仿真实验中表明，通过在载体静止状态时对GPS速度观测值的零值限制有效提

15、高了载体导航精度，抑制了误差发散现象。最后，通过实际MEMS实验平台对基于零速校正算法的组合导航算法进行实地试验，对比仿真结果验证了算法的有效性，证实了算法在工程实现上对组合导航系统导航精度的提升效果。关键词：SINS/GPS组合导航系统；松组合；卡尔曼滤波；Sigma点卡尔曼滤波；零速校正IABSTRACTTheStrapdownInertialNavigationSystem(SINS)bearsthefeaturesofautonomousnavigationandhighmaneuverability,however,thedivergencepheno

16、mennonofthen