双天线gps-sins组合导航系统设计

《双天线gps-sins组合导航系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、双天线GPS/SINS组合导航系统设计　　摘要：本系统作为浅组合导航系统的一种，利用了双天线定向GPS与光纤陀螺的组合，以基于DSP+FPGA多处理器结构作为导航计算机平台，在原有的位置与速度基础上加入了姿态作为第三个量测量，应用卡尔曼滤波算法将GPS姿态信息作为对惯性导航系统数据的初始值和修正。设计的系统通过跑车实验验证后表明达到了设计要求，具有实时性好，运算精度高等优点。本文网络版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/203227.htm关键词：定向GPS；组合导航；卡尔曼滤波DOI：10.3969/j.issn.100

2、5-5517.2014.1.012引言4现代导航对系统有能够实时、准确地获取载体运动信息的要求。在组合导航领域，卫星导航（目前最常用的是GPS）与捷联式惯性导航（SINS）组合的导航系统能够弥补各自单独导航情况下的不足，而且具有高精度、低成本、结构简单等优点，目前已经成为最热门的研究方向。GPS/SINS组合导航一般是以位置，速度作为量测量来修正惯性导航系统，随着GPS定向系统的逐渐发展，将姿态与位置和速度同样作为量测量的全组合方法正在成为研究热点[1]。本文根据GPS/SINS全组合导航系统的机理和特点在基于DSP+FPGA的导航计算机平台上设计了可靠

3、的信息融合技术，通过相关的试验证明本系统具有较好的效果。组合导航系统软硬件设计导航系统软件设计导航计算机软件设计必须满足实时性与准确性的要求。计算机上电后会执行整个系统的初始化，通过后开始捷联惯导算法运算，组合导航算法在GPS数据获取后将其作为初始数据进行运算，如果有GPS数据丢失状况发生，系统将单独运行捷联惯导解算，经解算后的数据被送入Kalman滤波器中处理。系统软件流程图如图2所示。组合导航系统算法由于系统将定向GPS给出的数据作为修正数据，系统量测值在位置和速度值的基础上加入了姿态信息。位置量测值为惯导系统与GPS给出的纬度、经度和高度差，相应的

4、速度量测值为惯导系统与GPS给出的在惯性系统中各坐标下的差值，而惯导系统与双天线GPS给出的姿态差值作为第三组量测值。试验结果为了验证本文提出的双天线GPS/SINS组合导航系统的可行性，在南京某地进行了跑车实验。其中姿态GPS模块定位4精度小于5m，速度精度0.1m/s，航向精度0.1°。IMU常值漂移小于0.1°/h。跑车过程中以高精度GPS作为真实值，将组合导航系统输出值与高精度GPS数据进行比较。整个系统中每5ms进行一次惯导数据解算，通过卡尔曼滤波算法进行数据修正的频率为1次/s。将跑车过程中导航计算机输出数据存入文件，通过MATLAB进行数据

5、处理。图3中给出一次跑车中组合导航系统与高精度GPS同一时刻输出数据的差值，结果如图3所示。从图3可以看出，在动态情况下本文提出的组合导航系统具有较高的定位精度，从与高精度GPS数据对比中可以看，此系统定位误差在4m以内，而速度误差在0.1m/s左右，达到了系统的要求，充分满足了实际应用需求。参考文献：[1]LiY，ZhangK，RobertsC，MurataM.On-the-flyGPSbasedAttitudeDeterminationUsingSingle-andDoubledifferencedCarrierPhaseMeasurements[J

6、].Springer_GPSSolutions，，2004，Volume8，Number2，（10）：93-102[2]付梦印.Kalman滤波理论及其在导航系统中的应用[M].北京：科学出版社，2003：104-115，132-135[3]何晓峰，胡小平.基于SINS/GPS组合的低成本船用姿态确定系统[J].中国惯性技术学报.2004，12，（05）：21-25[4]4王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社，2003：33-41[5]YanjuanYang，WeifengTian，ZhihuaJin.StudyonaNovelMarin

7、eINS/GPSIntegratedNavigationTechnology.IEEESeventhInternationalConferenceonControl，Automation，RoboticsandVision2002，Volume：3[C]：1563-15674