GPS/SINS组合导航系统的研究及仿真

论文摘要

随着精确制导武器在现代高技术局部战争中作用越来越突出,其制导控制技术已经引起广泛关注。武器精确制导系统技术包括了卫星导航定位技术(例如GPS、GLONASS等)和捷联惯导系统(SINS)。全球卫星定位/捷联惯导组合导航系统(GPS/SINS)是目前最先进的制导技术,有着全天候、自主式等优点,是先进国家正大力发展的第四代精确制导武器中普遍采用的一项关键性技术。采用GPS/SINS组合导航技术的武器既具有精确攻击目标的能力,又具有全天候工作能力。即使在天气很差的情况下,GPS/SINS组合导航系统仍然可以获得良好的导航效果。因此,研究和掌握GPS/SINS组合导航技术是非常必要的。首先,本文描述了项目背景和应用价值;简介了GPS系统、捷联惯导系统系统和GPS/SINS组合导航系统的发展现状与水平。其次,本文介绍了全球定位系统和捷联惯性导航系统的导航原理,介绍了这两种导航系统各自的优势和不足,阐明了两者组合的必要性。再次,本文探讨了捷联惯性导航系统初始对准和导航解算的算法、飞行轨迹数据生成算法,然后利用MATLAB仿真软件,对捷联惯导系统的导航工作过程进行了仿真计算。最后,由于惯导系统导航参数的误差随着时间而积累,纯捷联惯导系统无法满足长时间、远距离的导航要求。实际中常采用GPS/SINS组合导航技术来提高系统的精度及可靠性,本文采用卡尔曼滤波方法对其进行了仿真研究。实验结果显示仿真系统工作稳定可靠,仿真结果达到预期效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 项目背景及实用价值
• 1.2 国内外研究现状与水平
• 1.2.1 捷联惯导系统的发展现状与水平
• 1.2.2 全球定位系统的发展现状与水平
• 1.2.3 GPS/SINS 组合导航系统的发展现状与水平
• 1.3 论文的主要工作及组织结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 全球定位系统（GPS）和捷联惯导（SINS）系统分析
• 2.1 全球定位系统（GPS）简介
• 2.1.1 GPS 系统组成结构
• 2.1.2 GPS 的特点
• 2.2 GPS 系统分析和定位原理
• 2.2.1 GPS 系统的基本定位原理
• 2.2.2 GPS 导航系统定位和测速误差
• 2.3 惯性导航系统简介
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 惯性导航系统的分类
• 2.4 捷联惯导（SINS）系统原理和误差分析
• 2.4.1 比力及比力方程
• 2.4.2 常用坐标系
• 2.4.3 参数说明
• 2.4.4 捷联惯导系统的基本工作原理
• 2.4.5 捷联惯导系统的数学模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 捷联惯导系统的初始对准技术
• 3.1 初始对准技术概述
• 3.2 捷联惯导的粗对准方法
• 3.3 卡尔曼滤波精对准技术
• 3.3.1 捷联惯导系统静基座初始对准模型
• 3.3.2 卡尔曼滤波方法在初始对准中的应用
• 3.4 本章小结
• 第四章 捷联惯导系统的仿真
• 4.1 飞行轨迹生成与惯性元件输出模块
• 4.1.1 飞行轨迹生成与惯性元件输出模块的数学模型
• 4.1.2 参数的计算
• 4.1.3 仿真算法流程
• 4.2 捷联惯导解算模块
• 4.3 捷联惯导仿真的程序流程
• 4.3.1 仿真算法流程
• 4.3.2 初始对准部分的仿真
• 4.3.3 导航部分的仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 GPS 和捷联惯导系统组合技术研究
• 5.1 概述
• 5.2 GPS 和捷联惯导系统的组合方式
• 5.2.1 按耦合深度分类的组合方式
• 5.2.2 按卡尔曼滤波器结构分类的组合方式
• 5.3 位置、速度组合导航系统的数学模型
• 5.3.1 组合状态的系统方程
• 5.3.2 组合系统的量测方程
• 5.4 本章小结
• 第六章 仿真程序及其结果分析
• 6.1 仿真程序
• 6.2 仿真结果
• 6.3 仿真结果分析
• 6.4 本章小结
• 致谢
• 参考文献