SINSGPS组合导航系统研究.pdf

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1、SINS/GPS组合导航系统研究王菲2015年1月中图分类号：U666.12UDC分类号：621SINS/GPS组合导航系统研究作者姓名王菲学院名称机电学院指导教师刘海鹏副教授答辩委员会主席宋卫东教授申请学位工学硕士学科专业力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月TheResearchofSINSandGPSIntegratedNavigationSystemCandidateName：WangFeiSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof.Ha

2、ipengLiuChair,ThesisCommittee:Prof.WeidongSongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所

3、使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要在现代军事发展中，对目标的精确打击在武器装备研制中起着至关重要的作用。对常规弹药进行智能化改造、提高其打击精度才能满足现代军事发展需求，这也是目前我国武器装备研制中急需解决的问题之一。在弹药的智能化改造过程中，单一的导航系统已经不能满足发展及应用的需求，而SINS/GPS的组合导航系统具有小型化、低成本、动态性能好和抗干扰能力强等特点，因此在军事和民用领域都有很好的应用。因此本文依托国家863等项目的研究

4、需求，并结合实验室已有的研究基础，开展了有关组合导航系统的研究。论文中，以捷联惯性导航系统为主同时结合GPS定位系统的组合导航系统能充分发挥卫星定位系统和惯性导航系统的各自优势并取长补短：既能利用GPS的长期稳定性和较高的精度来补偿SINS的误差随时间传播增大的缺点，又能利用SINS短期高精度来弥补GPS接收机在受干扰时误差增大或在定位盲区时丢失信号等缺点。因此本文在关于SINS/GPS组合导航系统的研究中，先对组合导航进行了理论分析，再完成了组合导航系统设计，并进行了仿真和实验验证。首先，阐述了论文的研究背景、目标及意义，分析了GPS定位系统和捷联惯性导

5、航系统的优缺点及组合的意义，并对国内外组合导航系统的研究现状与发展趋势进行了分析，确定本论文的研究意义。其次，对组合导航涉及到的基本理论进行介绍。包括对捷联惯导的相关理论进行介绍，以及对GPS定位系统的组成及原理进行概述，并对组合导航融合技术即卡尔曼滤波进行了详细的阐述。然后对组合导航进行系统设计。包括通过C语言编程完成对捷联惯性导航系统的力学编排（包括初始对准以及捷联算法数学建模）、融合算法设计中的误差模型的设计、系统状态方程和量测方程的建立，以及组合导航软硬件系统的设计。最后，对组合导航系统进行MATLAB仿真验证以及跑车实验测试。最终验证系统整体可行

6、并具有一定的实时性。关键词：组合导航；SINS/GPS；卡尔曼滤波；误差模型；算法；DSPI北京理工大学硕士学位论文AbstractInthedevelopmentofmodernmilitary,precisionstrikesagainsttargetsplaysavitalroleintheresearchofweaponequipment.Tocontrolintelligentlyofconventionalammunitionandimprovehitaccuracyisoneofurgentproblemsintheweaponequipme

7、ntdevelopmentinourcountry.Intheprocessoftheintelligentcontrolofammunition,singlenavigationsystemscannotmeettheneedsofdevelopment.Atthetime,integratednavigationsystemisminiaturization,lowcost,gooddynamicperformanceandstronganti-jammingcapability.Soithasverygoodapplicationinthefield

8、ofmilitaryandcivilian.Socombining