SINS∕GPS组合导航系统Kalman滤波仿真研究.pdf

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1、SINS／GPS组合导航系统Kalnlan滤波仿真研究员丽琼，等SINS／GPS组合导航系统Kalman滤波仿真研究SimulationofIntegratedSINS／GPSNavigationSystem-withKalmanFiltering是弱跨墨占菇(西北工业大学电子信息学院，陕西西安710082)摘要：为提高捷联惯导系统SINS和全球定位系统GPS的精度和可靠性，研究了SINS和GPs的原理，建立了SINS／GPS系统的状态方程和位置速度误差量测方程；并采用卡尔曼滤波算法实现了SINS

2、／GPS的组合导航。Matlab仿真结果证明，采用Kall"nan滤波实现SINS／GPS组合导航，其精度得到大大提高；且采用SINS／GPS组合导航系统，克服了SINS惯性导航难以长时间独立工作的缺点。解决了GPS易失锁、难以实时控制的不足，保证了导航系统的实时性及较高的精度和可靠性。关键词：捷联惯导系统全球定位系统卡尔曼滤波MatlabSINS／GPS组合导航中图分类号：V249．32+8文献标志码：AAbstract：Inordertoenhancetheaccuracyandreliabi

3、lityofthestrap·downinertialnavigationsystem(SINS)andglobalpositioningsystem(GPS)-theprinciplesofSINSandGPSareresearched．ThestateequationofSINS／GPSandthemeasurementequationofthepositionvelocityerror8reestablished；andtheSINS／GPSintegratednavigationisimp

4、lementedbyadoptingKalmanfilteringalgorithm．TheMatlabsimulationresultprovesthatthisintegratednavigationrealizedbyKalmanfilteringgreadyenhancestheaccuracy．Inaddition，theintegratednavigationsystemovercomesthedisadvantageofSINS，i．e．。hardtooperateindepende

5、ntlyinlongperiod；andsolvestheproblemsofGPS。i．e．-easilyunlock，andpoorreal-timecontrolperformance；thUSthe

6、li曲accuracyandreliabilityandreal-timeperformanceofthenavigationsystemaleguaranteed．Keywords：Strap-downinertialnavigationsystemGlobalpositioningsyst

7、emgsJinanfilteringMaflabSINS／GPSintegratednavigation0引言惯性导航定位系统SINS(strap-downinertialnavigationsystem)是一种不依赖任何外部信息、设施或基准，也不向外部辐射能量的自主式导航定位系统，具有很强的抗干扰能力，隐蔽性好，可以提供完备、连续且高数据更新率的导航信息，其主要缺点是存在导航定位误差，难以长时间独立工作。全球定位系统GPS(globalpositioningsystem)，定位精度高且速度快，具

8、有全球性和全天候的优点。但GPS载体在做高速动态运动时，常使GPS接收机不易捕获和跟踪卫星载波信号；当运载体做较高机动运作时，接收机会因失锁而不能正常T作；且GPS接收机数据更新频率低，难以满足实时控制的要求。SINS／GPS组合导航既可以提高惯导系统的性能和精度，又可以提高接收机的动态特性和抗干扰性。因此，SINS／GIg'S组合导航成为导航界研究的热点之一。1捷联惯导原理陀螺仪和加速度计是惯性导航系统中的关键传感修改稿收到El期：2010一05一ll。第一作者员丽琼，女，1985年生，现为西北

9、工业大学信号与信息处理专业在读硕士研究生；主要从事FPGA／SINS／GPS／组合导航方面的研究。《自动化仪表》第32卷第1期2011年1月器⋯，它们分别用来测量运动载体的比力和加速度。惯性导航定位系统由加速度计、陀螺仪与惯导平台(物理的或数学的)、导航计算机、导航算法和补偿算法、控制显示器以及供电系统等组成。其基本原理是：根据相对惯性空间的力学定律，利用陀螺仪、加速度计等惯性元件记录运动体在运动过程中的加速度，然后通过计算机积分，得到运动体的位置、速度和方位等导航参数。捷联惯导原