地磁辅助的无缝INS∕GPS组合导航研究

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1、第44卷第6期2014年11月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．44No．6NOV．2014地磁辅助的无缝INS／GPS组合导航研究程娇娇，熊智，许建新，华冰(南京航空航天大学自动化学院导航研究中心，江苏南京210016)摘要：INS／GPS组合导航已经成为当前无人机导航系统的主要实现形式，由于GPS信号容易受到干扰，在恶劣的电磁环境下信号易丢失，从而导致GPS卫星信号失锁而无法使用。地磁导航作为一种无源导航方法，其难以受到外界干扰且具有较强的自主性，从而为克服G

2、PS在干扰情况下无法对INS误差实现持续无缝修正的不足提供了很好的途径。针对INS／GPS组合导航中GPS卫星信号失锁的情况，设计提出了使用地磁匹配导航进行辅助实现无人机无缝导航的实现方案，设计了基于地磁特征的地磁匹配算法和地磁匹配辅助的INS／GPS组合无缝自主导航算法，并通过仿真验证了采用地磁匹配辅助导航方法，可以在GPS无效的情况下。实现对INS导航误差的持续无缝修正，从而提高导航系统性能。关键词：INS／GPS组合导航；无缝导航；地磁辅助；卡尔曼滤波中图分类号：V249．32文献标识码：A文章编号：1

3、671．654X(2014)06—0030．05StudyofGeomagneticMatchingAidedSeamlessINS／GPSIntegratedNavigationCHENGJiao-jiao，XIONGZhi，XUJian-xin，HUABing(NavigationResearchCenter，CollegeofAutomationEngineering，№彬ngUniversityofAeronauticsAndAstronautics，Nanjing210016，China)Abstr

4、act：INS／GPSIntegratednavigationhasbecomethemainformoftheUAVnavigationsystem．GPSsignalissusceptibletointerference，andeasilylostinbadelectromagnetismenvironment，whichcouldre—suhinGPSoutages．Geomagneticnavigation，asapassivenavigationmethod，isunsensitivetodistu

5、rb—ancesfromoutsideandhasconsiderableindependence．ThesecharacteristicsprovideapromisingwaytoovercomethedisadvantagesofGPSwhichcannotachieveconsistentseamlesscorrectiontotheINSerrors．AimedatthesituationofGPSoutages，thispaperproposedageomagneticmatchingnaviga

6、tionaidedUAVseamlessnavigationsystem．Italsoproposedthegeomagneticmatchingalgorithmofgeomagneticfieldfea-tureandgeomagneticmatchingaidedINS／GPSintegratedseamlessautonomousNavigationAlgorithm．Thesimulationverifiedthemethodaidedbygeomagneticmatchingnavigationc

7、anachieveconsistentseamlesscorrectiontotheINSerrorsandimprovetheperformanceofnavigationsystemduringGPSoutages．Keywords：INS／GPSintegratednavigation；seamlessnavigation；Kalmanfilter引言INS／GPS组合导航已经成为当前军用飞行器导航系统的主要实现形式，当飞行器作大机动飞行、或飞入山区和峡谷地带以及受到敌方电磁干扰时，容易发生GPS卫星信

8、号失锁现象，无法实现对INS误差的持续无缝修正，此时INS／GPS组合系统一般工作于纯惯性导航方式，定位精度将随时间迅速降低。由于GPS信号丢失所引起组合导航系统性能下降的状况，在战时将是致命的隐患，为提高无人机等军用飞行器的自主导航性能，迫切需要采用其他导航方式辅助实现GPS／INS组合系统在GPS失效时的无缝导航。近年来，无缝导航u1已成为组合导航系统的研究热点。目前对于无缝导航方法，国内外学者