SINS组合导航系统的设计.pdf

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1、2014年第4期·北京测绘·1O3浅谈GPS／SINS组合导航系统的设计余卫国(安徽理工大学测绘学院，安徽淮南232001)[摘要]sINS／GPs组合导航系统是一种性能较好的导航系统，它结合了GPS的高精度定位，误差无积累及INS的自主性、实时性等优点。两者的结合可使导航系统的成本下降，可靠性增加，精度提高。本文概要地介绍了SINS／GPS的研究背景、结构组成、建立了系统的总体设计方案，给出详细的软件设计框图．并介绍实现系统各个功能的软件算法。实际应用结果表明：该系统的导航精度、成本、体积等指标均

2、达到了设计要求。[关键词]GPSSINS组合导航数据同步发展趋势[中图分类号]P228．4[文献标识码]B[文章编号]1007—3000(2014)04—4全球定位系统(GlobePositionSystem，度，因此单纯依赖GPS进行导航是不够的。GPS)和捷联惯性导航系统(SINS)都是目前世界捷联惯性导航系统(SINS)是是利用安装在上应用广泛的导航方法之一。GPS易受地形地载体上的惯性测量装置(如加速度计和陀螺仪物的影响而导致定位中断，并且受制于人，而等)敏感载体的运动，输出载体的姿态和位置

3、信SINS定位误差随时问而积累，若将它们组合起息。SINS系统完全自主，保密性强，并且机动灵来可形成优势互补并且在短期和长期上都有保活，具备多功能参数输出，但由于惯性导航原理证。随着现代电子信息技术的发展．嵌入式技术(由惯性传感器敏感的加速度信息积分得到载体的应用越来越广泛，尤其是在导航领域，导航设的速度和位置)决定了单一惯性导航系统存在误备正朝小型化、微型化应用发展，而且对系统精差随时问迅速积累的问题，导航精度随时间而发度和实时性要求也越来越高。SINS／GPS组合导散，不能单独长时间工作，必须不

4、断加以校准。航能够增强导航系统容错能力和余度能力，研究为克服这些GPS和SINS各自的缺点，根据高精度、高可靠性、小体积、低成本的sINS／GPSSINS和GPS的导航功能互补的特点，取长补短，组合导航系统具有重要意义。在飞机、舰船或其构成一个有机的整体，提高系统的整体导航精度他对导航系统体积和性能有严格要求的领域具及导航性能以及空中对准和再对准的能力。GPS有潜在的应用价值。接收机在惯导位置和速度信息的辅助下，也将改善捕获、跟踪和再捕获能力，并在卫星分布条件1SINS／GPS的研究背景差或可见星少

5、的情况下导航精度不致下降过全球定位系统(GPS)是当前应用最为广泛的大口]。由于优点显著，SINS／GPS组合系统被一卫星导航定位系统，使用方便、成本低廉，具有较致认为是飞行载体最理想的组合导航系统。高的导航精度，其最新的实际定位精度已经达到SINS／GPS组合制导的优势主要体现在：5米以内。但是在实际应用中还存在易受干扰、(1)SINS／GPS组合改善了系统精度。动态环境中可靠性差以及数据输出频率低不足高精度的GPS信息可以用来修正SINS，控等缺点。由于其要求对卫星的直接可见，另外对制其误差随时

6、间的积累。利用GPS信息可以估可见卫星的数目和几何配置都有一定的要求，尤计出SINS的误差参数以及GPS接收机的钟差其在城市运行环境下，楼房、立交桥甚至湿润的等量。另一方面，利用SINS短时间内定位精度树叶都会使可见卫星被遮挡，造成所谓的接收机较高和数据采样率“失锁”，使GPS中断输出。另外，城市中各种各高的特点，可以为GPS提供辅助信息。利用样的无线电干扰也会进一步降低GPS的定位精这些辅助信息，GPS接收机可以保持较低的跟踪[收稿日期]2013—12—20[作者简介]余卫国(1989一)，男，汉

7、族，安徽合肥人，硕士研究生，主要研究方向：GPS算法。104·北京测绘·2014年第4期带宽，从而可以改善系统重新俘获卫星信号的连，采集IMU数据；通过单片机串口1与卫星接能力。收机相连，采集GPS数据；通过DSP串口1与磁(2)SINS／GPS组合加强了系统的抗干扰能罗盘HMR2300相连，采集HMR数据；同时还通力。当GPS信号受到高强度干扰，或当卫星系统过DSP串I===10与显控计算机串口0相连，负责接收机出现故障时，SINS系统可以独立地进行将导航解算结果传送到显控计算机供显示和保导航定位

8、。当GPS信号条件显著改善到允许跟存，同时接受显控计算机的控制命令。踪时，SINS系统向GPS接收机提供有关的初始3系统软件设计位置、速度等信息，以供在迅速重新获GPS码和载波时使用。SINS系统信号也可用来辅助GPSGPS／SINS组合导航系统的软件设计主要包接收机的天线对准GPS卫星，从而减小了干扰对括单片机模块软件设计、DSP模块软件设计、显系统的影响。控计算机程序设计三太部分。(3)解决周跳问题。对于GPS载波相位测3．1单片机模块软件设计量，SINS可以很好