GPS/INS组合导航定位定向系统研究

论文摘要

导航是将一运动物体从起点引至终点的方法与技术,其基本任务就是为运动物体提供出实时的导航参数,因此,导航实际上是一种广义的动态定位。能够提供运动物体相对位置、姿态、速度等运动状态的系统统称为导航定位系统。。在古代,人们就懂得借助天上的太阳,月亮、星星来导航,特别是北极星,北斗星来辨别方向；到了现代,人们更是利用灯塔等来为船舶做导航定位；随着科技的不断进步,导航的方式也越来越丰富,如无线电导航,惯性导航,全球卫星导航等。这些导航手段都有各自的优势,但也存在着不足。这些单一的导航系统己不能满足我国在军事领域和民用领域对导航、定位、定向精度的要求。组合导航技术是指利用两种或以上的导航系统(或设备)对同一信息源作量测,利用不同导航设备在性能上的不同特性,从这些测量值的比较值中提取各导航系统的误差并校正,以达到提高整个导航系统性能的手段和方法。组合导航定位定向系统正在以其低廉的成本和较高的精度逐渐被各个领域广泛使用。以惯性导航系统与全球定位导航系统相组合构成的组合导航定位定向系统成为了导航系统的一个发展方向。本论文首先介绍了导航定位定向系统的历史以及今后的发展方向,然后介绍了INS惯导系统和GPS全球定位系统原理,分析优劣,提出组合导航的优越性,讨论了GPS/INS组合导航定位定向系统的组合导航算法,推导出GPS/INS组合导航定位定向系统卡尔曼滤波器的状态方程和量测方程。最后对组合导航系统进行仿真设计,通过仿真结果的比较,说明了仿真系统设计的正确性以及组合导航的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 现阶段发展导航系统的重要性
• 1.3 国内外导航系统的发展历史
• 1.4 导航系统发展的方向
• 1.5 常用的导航定位系统
• 1.6 论文主要工作及结构安排
• 第2章 导航定位定向系统原理
• 2.1 常用坐标系介绍
• 2.2 地球参数说明
• 2.3 惯性导航系统
• 2.3.1 惯性导航系统概述
• 2.3.2 惯性导航系统基本原理
• 2.3.3 惯性导航系统的优缺点
• 2.4 GPS全球定位系统
• 2.4.1 GPS全球定位系统组成
• 2.4.2 GPS全球定位系统基本原理
• 2.4.3 GPS全球定位系统限制措施
• 2.4.4 GPS全球定位系统误差介绍
• 2.4.5 伪卫星定位系统
• 2.4.6 GPS全球定位系统的优缺点
• 2.5 组合导航系统的优点
• 2.6 本章小结
• 第3章 GPS/INS组合导航系统算法设计
• 3.1 卡尔曼滤波原理
• 3.2 卡尔曼滤波方程
• 3.2.1 离散型卡尔曼滤波
• 3.2.2 连续型卡尔曼滤波方程的离散化
• 3.3 GPS/INS组合导航系统设计
• 3.3.1 GPS/INS系统组合导航系统组合原理
• 3.3.2 GPS/INS组合导航系统组合方式
• 3.4 GPS/INS组合导航系统数学模型
• 3.4.1 组合导航系统状态方程
• 3.4.2 组合导航系统的量测方程
• 3.5 GPS/INS组合导航系统反馈校正
• 3.6 本章小结
• 第4章 GPS/INS组合导航定位定向系统的仿真
• 4.1 惯性导航系统仿真原理
• 4.1.1 数学模型
• 4.1.2 仿真模型设计
• 4.2 GPS全球定位系统仿真的基本原理
• 4.3 GPS/INS组合导航系统仿真原理与设计
• 4.3.1 组合系统的仿真原理
• 4.3.2 组合系统的仿真设计
• 4.3.3 组合系统的仿真结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢