基于Simulink的SINS∕GPS组合导航系统仿真

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1、第28卷第5期2010年lO月中国民航大学学报JoURNALOFCIVILAVIATIoNUNIV"ERSITYOFCHINAV01．28No．50(．tober2010基于Simulink的SINS／GPS组合导航系统仿真王海东1，华克强2(I．大连国际机场，辽宁大连116033；2．中国民航大学航空自动化学院。天津300300)摘要：针对采用传统语言编程方法实现数学仿真存在效率低、可视性差等缺点．基于Matlab／Simulink动态仿真环境。使用模块图和编制S一函数相结合的方法．设计了SINS／GPs组合导航的

2、仿真模型。SINS和CPs采用位置、速度综合模式，使用Kalman滤波技术。结果表明使用该仿真模型进行系统仿真简便、迅捷、可视性好、数据分析能力强，且其结构简单、参数修改方便。具有很大的工程使用价值和推广意义。关键词：Simulink；组合导航；仿真；SINS；GPS；Kalman滤波中图分类号：11P391．9文献标识码：A文章编号：1674—5590(2010)05-0033-05SimulationforSINS／GPSIntegratedNavigationSystemBasedonSimulinkWANGH

3、ai—do，t一，HUAKe-qiang。2(1．DalianInternationalAirpon，DalianLiaoningi16033，China；2AeronauticalAutomationCollege，CAUC，Tianjin300300，China)Abstract：Theconventionallanguageprogrammingmethodisinefficientandhaspoorvisualizationinconstructingmathe-maticalsimulationsyste

4、m．Inviewofthesedisadvantages，anewtypeofmathematicalsimulationmodelforSINS／GPSintegratednavigationsystemisdesignedbyusingsimulinkmodulesandS-functionbasedontheMatlab／Simulink．SINSandGPSadoptpositionandspeedintegratingmodeusingKalamanfilter，theresultshowsthatthis

5、simulationisconvenient，speedy，visualizedandhasstrongdata-analyzingcapability；more-overitissimpleandeasytomod毋parameters，SOithashig}lengineeringpracticeandpromotionsignificance．Keywords：simulink；integratednavigationsystem；simulation；SINS；GPS；Kalmanfilter捷联惯性导航系统

6、(SINS)为载体提供位置、速度、姿态的实时评估值，优点是结构简单、自主性强，数据更新率高，然而其主要缺点是导航误差随时间积累。全球定位系统(GPS)是一种高精度的全球三维定位、测速、授时服务，具有定位精度高，误差不随时间累积等优点，但其存在着接收机易失锁、自主性差和数据更新频率低等缺点，在导航可靠性要求比较高的领域(如民航导航)，GPS很难作为独立的导航系统使用，因此，将捷联惯导与全球定位系统通过Kalman滤波技术融合形成组合导航系统则可兼顾两者优点，使之成为一种更为优良的导航系统，是目前导航技术发展的主要方向之

7、一【1l。数学仿真是以计算机为平台，以与被仿真对象相似的数学方程式为基础的仿真方法，对工程的方案论证、系统设计有着很重要的意义。基于Matlab／Simulink动态仿真环境，对采用位置、速度综合的SINS／GPS组合导航系统进行了数学仿真建模。在建模过程中，根据组合导航系统的特点，对系统的不同模块分别采用模块图法和编制S一函数法对导航系统进行仿真，对于航迹发生器、噪声发生器、捷联惯性导航模块采用模块图法，而对于设计较多多维矩阵计算的Kalman滤波器模块采用编制s一函数法。1捷联式惯导的数学编排1．1捷联惯导的工作

8、原理捷联惯导利用陀螺测量的载体角速率计算姿态矩阵，以确定载体的姿态和航向信息。同时利用姿态矩阵把加速度计测量得到的比力值变换到导航坐标系，经过两次积分计算出载体相对地球的位置信息[21。捷联式惯性导航的解算主要用到三个坐标系：惯性坐标系i；导航坐标系(地理坐标系)rt；机体坐标系收稿日期：2010-03-05；修回日期：2010艄17作者简介：