SINS组合定位算法研究-论文.pdf

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1、第31卷第6期计算机仿真2014年6月文章编号：1006—9348(2014)06—0115—05高精度RNS／SINS组合定位算法研究傅军，朱涛，史岩(海军工程大学电气工程学院，湖北武汉430033)摘要：研究飞行器导航定位精度优化问题，提出了RNS／SINS组合导航方法，并对无线定位系统的测距设备和捷联惯导系统的惯性测量单元进行误差建模。对惯性测量单元和无线测距设备输出的原始数据进行采集，通过均值、均方差和AR模型等方式对采集数据进行分析，得到惯性测量单元和无线测距设备的误差系数。最后基于各误

2、差系数设计了轨迹发生器，设计了松组合卡尔曼滤波器，对组合定位系统进行数字仿真。结果表明组合定位系统抑制了惯导的误差积累和无线定位系统的信号跳变，提高了系统的定位精度。关键词：无线定位系统；捷联惯性导航系统；卡尔曼滤波；组合导航；定位精度中圈分类号：TP391．9文献标识码：BAlgorithmResearchonRNS／SINSIntegratedNavigationSystemFuJun。ZHUTao．SHIYan(CollegeofElectricalEngineering，NavalUniv

3、ersityofEn~neefing，WuhanHubei430033，China)ABSTRACT：ThispaperpresentedawirelesslocationtechnologyandSINSintegratednavigationpositioningmetho—dandanalysedthesystem’sinputerlfor．Inertialmeasurementunitandthewirelessdistancemeasuringequipmentwascollecteda

4、ndanalysedbythemean，standarddeviationandARmodelsete．Finally，wedesignedaKalmanfilterbasedonaloosecouplingmodel，andcarriedoutthesimulationoftheintegratedpositioningsystem．Thesimulationresultshowsthattheintegratedpositioningsystemsuppressesboththeerrorac

5、cumulationofSINSandwirelessposi-tioningsystem'ssignaltransitions，whichimprovesthepositioningaccuracyofthesystem．KEYWORDS：Radionavigationsystem(RNS)；SINS；Kalmanfilter；Integratednavigation；Positioningaccuracyl引言2组合导航定位系统无线定位技术因其精度高、实时性好等特点，被广泛应组合导航定位系统原

6、理如图1所示，陀螺和加速度计构用于区域定位中。但是，无线定位系统(RadioNavigationSys-成惯导测量单元，无线测距设备构成无线定位系统测量单tern，RNS)易受周围环境影响，无线电波的非视距传播元。惯导系统，采用基于MEMS的捷联惯导系统进行建模；(NLOS)大大降低了系统的定位精度。捷联惯性导航系统无线定位系统采取四个基站对目标器进行距离测量，然后通(SINS)是一种不依赖任何外部信息、设施或基准，也不向外过TDOA算法，进行定位解算。Kalman滤波器的设计采取松部辐射能量的自

7、主式导航定位系统，具有很强的抗干扰能组合方法，选取两个系统的差值作为观测量。力，隐蔽性好，可以提供完备、连续且高数据更新率的导航信息，其主要缺点是导航误差随时间积累，难以长时间独立工作。本文利用Kalman滤波器将无线定位技术和SINS进行组合定位，充分发挥各自优势，有效地抑制了SINS的误差累积，同时保留了无线定位系统的实时性，提高了系统定位精度。基金项目：国家自然科学基金项目(41274013)收稿日期：2014一O1—24图1组合导航定位系统原理图一115—性方程组可以先进行线性化处理：3S

8、INS的基本原理d=(d¨+dI)(4)捷联式惯性导航系统(SINS)是将惯性元件，即陀螺仪和式(4)可以展开表示为：加速度计直接固定在运载体上，陀螺仪和加速度计分别测量d1+2d1dl+d=Ki一2xf一2yY++(5)．．载体相对于惯性空间的三个转动角速度和三个线加速度沿在i=1时，式(1)为：运载体坐标系的分量，经过坐标变换，把加速度信息转化为d=Kl一2x1一2y1Y++Y(6)沿导航坐标系的加速度。经过计算，得到运载体的位置、速式(5)减去式(6)可得：度、航向和水平姿态