一种提高gps_低精度sins组合测姿精度的方法

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1、第３１卷第５期弹箭与制导学报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．５２０１１年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｊｅｃｔｉｌｅｓ，Ｒｏｃｋｅｔｓ，ＭｉｓｓｉｌｅｓａｎｄＧｕｉｄａｎｃｅＯｃｔ２０１１＊一种提高ＧＰＳ／低精度ＳＩＮＳ组合测姿精度的方法苏鑫，万彦辉，谢波（中国航天科技集团第１６研究所，西安７１０１００）摘要：ＧＰＳ／ＳＩＮＳ组合导航一般采用位置速度组合Ｋａｌｍａｎ滤波方法，此方法中姿态角，尤其是航向角不可直接观测，很难收敛，因此由较低精度的惯导系统组成的组合导航系统输出的姿态精度较低。根据车辆运动的特点，在运动过程中选择性加入ＧＰＳ航迹角、加速度计测量的横滚和俯仰角等观测量，将其应

2、用于滤波过程。仿真结果表明，新方法提高平台误差角的可观测性，加快其收敛速度，提高组合导航系统的测姿精度。关键词：ＧＰＳ／ＳＩＮＳ组合导航；Ｋａｌｍａｎ滤波；测姿中图分类号：Ｖ２４９．３２文献标志码：ＡＡＭｅｔｈｏｄｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＡｔｔｉｔｕｄｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＧＰＳ／Ｌｏｗ－ａｃｃｕｒａｃｙＳＩＮＳＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｙｓｔｅｍＳＵＸｉｎ，ＷＡＮＹａｎｈｕｉ，ＸＩＥＢｏ（Ｔｈｅ１６ｔｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ７１０１００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：

3、ＴｈｅＰ－ＶｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｉｓｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｏｎＧＰＳ／ＳＩＮＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｂｕｔｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙａｚｉｍｕｔｈ，ｉｓｎｏｔｄｉｒｅｃｔｌｙｏｂｓｅｒｖａｂｌｅａｎｄｔｈｅｎｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅｏｕｔｐｕｔｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｓｅｄｂｙｉｎ－ｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｌｏｗａｃｃｕｒａｃｙｉｓｌｏｗａｃｃｕｒａｔｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｖｅｈ

4、ｉｃｌｅ’ｓｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｔｈｅＧＰＳａｚｉｍｕｔｈａｎｄａｔ－ｔｉｔｕｄｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｄｄｅｄｉｎｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｅｒｉｏｄ．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｅｒｒｏｒａｎｇｌｅｓｏｆｐｌａｔ－ｆｏｒｍｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｒａｔｅｗａｓｆａｓｔｅｒ．Ｔｈｅｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆａｔｔｉｔｕｄｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆａｔｔｉｔｕｄｅｍｅａｓｕｒｅ

5、ｍｅｎｔｕｓｉｎｇｎｅｗｍｅｔｈｏｄｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｐｕｒｅＰ－Ｖｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＳ／ＳＩＮＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；Ｋａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ；ａｔｔｉｔｕｄｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ输出推导出航向信息，在２０ｓ内快速把航向校正到１°０引言以下，此后将ＧＰＳ输出的位置、速度及其推导的航向信息、根据加速度计量测计算的俯仰和横滚角作为观惯性导航系统（ＩＮＳ）不仅能够连续提供载体运动测量，校准低精度的惯导系统，使之能长时间输出高参数，还能方便的提供载体的三维姿态参数，但是，惯精度的姿态、速

6、度和位置。导系统有它难以克服的缺点，其导航误差随时间增长，因而难以长时间的独立工作。ＧＰＳ具有定位测速精度高、误差不随时间积累的优点，但也存在重要不１ＧＰＳ／ＳＩＮＳ组合导航系统工作原理足：自主性差，容易失锁，单天线系统不能提供完整的文中研究的ＧＰＳ／ＩＮＳ组合导航系统由低精度陀姿态信息等缺点。如果将ＩＮＳ和ＧＰＳ进行有机组螺、加速度计、ＧＰＳ接收机组成。陀螺敏感载体的角合，能很好的克服各自的缺点，提供高精度的位置、速运动，经过信号预处理后，提供载体姿态计算原始信度、姿态信息。然而对于单天线ＧＰＳ／低精度ＳＩＮＳ息，但由于陀螺精度较低，漂移较大，长时间工作不能组合系统来

7、说，传统的位置速度组合系统可以提高同保证要求的姿态精度。当载体静止或者匀速直线运ＧＰＳ精度相当的位置、速度和水平姿态信息，但是由动时，利用加速度计测量重力在载体三轴上的分量，于单天线ＧＰＳ／低精度ＳＩＮＳ组合系统中，天向平台可以计算出载体相对于当地地理水平面的俯仰角和误差角可观性弱，系统不能迅速、准确地提供载体的横滚角，由于加速度计测量精度高，其测角的精度也航向信息。针对此问题，文中采取以下的方法提高组很高。通过ＧＰＳ采集一段时间内载体运动的速度，合系统的姿态精度：当车体开始运动后，利用ＧＰＳ的结合加速度计的输出判断载体的运动状态，在载体