GPSINS组合导航监控管理系统关键技术研究.pdf

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1、分类口0059丐TP216。1单位代码:置密级学号:2014妥10511公开肥二忄太△HefeiUniversiffofTechnologyMAsTERDEGREETHEsIsoPs/rNs组合导航监控黉论文题目:理系统关键技术研究学位类别:学历硕士学科专业:(工程领域)检测技术与自动化装置作者姓名傅丽娟导师姓名刘春副教授完成时间2017年3月单位代码：10359密级：公开学号：2014110511分类号：TP216.1HefeiUniversityofTechnology硕士学位论文MASTER’S

2、DISSERTATION论文题目：GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究学位类别：学历硕士专业名称：检测技术与自动化装置作者姓名：傅丽娟导师姓名：刘春副教授完成时间：2017年3月合肥工业大学学历硕士学位论文GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究作者姓名：傅丽娟指导教师：刘春副教授专业名称：检测技术与自动化装置研究方向：自动检测技术2017年3月ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterResearchonKeyTechnologyofGPS/

3、INSIntegratedNavigationMonitoringandManagementSystemByFuLijuanHefeiUniversityofTechnologyHefei,Anhui,P.R.ChinaMarch,2017致谢首先感谢我的导师刘春副教授，本论文是在刘老师的悉心指导下完成的。一位导师的影响会是终身的，回首这三年来，无论是在学术研究、日常生活还是在未来发展规划等方面，刘老师都给了我大量的关心、指导和帮助。我所获得的进步与成长，都离不开刘老师的谆谆教诲和悉心指导。刘老师学识

4、渊博、学术态度严谨、看待问题高屋建瓴、工作勤勉认真，为我们树立学习的榜样。生活中，刘老师平易近人、和蔼可亲，经常关心我的生活情况，教导我为人处事的道理，鼓励我克服一时的困难，瞄准未来的理想。特别感谢鲁昌华教授，这三年来在项目任务和论文研究中，给与我全面而深入的指点和帮助，使我能够顺利完成项目任务和论文研究。鲁老师渊博的知识和前沿的学术思想是我们要努力成为的榜样，在此向鲁老师表示衷心的感谢。其次，感谢实验室师姐马颖和师兄翟志强，同窗杜雲及师弟谢浩和邓传远在研究生期间给予我的关心和帮助，一起奋斗的岁月将使

5、我终身难忘。特别感谢我的家人，感谢他们多年来对我的爱护、理解和支持，是他们毫无保留的关心和信任，才能使我毫无后顾之忧的投入到学习科研之中，他们永远是我奋发向上、努力拼搏的力量源泉。最后，谨向评审我论文的专家组老师致以衷心的感谢！作者：傅丽娟2017年3月I摘要捷联惯性导航系统（INS）/全球定位导航系统（GPS）组合导航将具有长时间高精度特性的GPS和具有短时间内高精度特性的INS有机的结合起来，以其定位精度高、测量性能好、可靠性高和抗干扰能力强等特点，在军事领域和民用领域具有广泛的发展前景，成为组合

6、导航的研究重点和应用热点。但是，在民用领域里的捷联惯性导航系统(INS)中，大多使用MPU6050这类集成芯片作为测量单元，且采用积分的方法进行导航计算，导致捷联惯性导航系统中的姿态角和加速度测量精度不高，长时间的累计误差较大。GPS定位导航系统中，GPS接收机的容易受到外界环境的干扰，在有遮挡的情况下，导致GPS信号不稳定，定位精度低。针对捷联惯性导航系统和GPS定位导航系统中存在的问题，本文深入研究了GPS/INS组合导航系统。针对低成本的惯性导航系统(INS)精度不足，以及姿态角解算中姿态角误差

7、随时间推移而不断增长的问题，提出了一种基于PID+Kalman的算法，对陀螺仪、加速度计信号和姿态角误差进行PID+Kalman的融合修正，实现了姿态角的短时间高精度测量和长时间稳定输出。研究了捷联惯性导航系统（INS）/全球定位导航系统（GPS）组合导航中，根据传感器的数据，计算获得位置、速度等信息的解算方法。针对解算过程中的滤波发散问题，采用了一种基于Sage-Husa自适应Kalman滤波(SHAKF)算法，能够实现多个传感器的位置、速度信息的融合。仿真结果表明Sage-Husa自适应Kalma

8、n滤波(SHAKF)算法较常规Kalman滤波算法在位置、速度的解算精度上有明显的提高。为了验证基于PID+Kalman姿态角算法和GPS/INS组合导航的位置、速度信息融合算法的正确性，研制了基于MPU和DSP的硬件系统。在以DSP和MPU为核心的信号处理系统上进行了测试，实时实现了导航信息的解算。实验结果表明，本文研究的解算方法的短时间测量的精度和长时间测量的稳定性等关键指标有了显著的提高，验证了方法的有效性。关键词：惯性导航系统；全球定位系统；组合