雙天線GPS/SINS組合導航系統(tǒng)設計

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作者：蔣瑩瑩夏春杰張會明時間：2013-12-26 來源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：本系統(tǒng)作為淺組合導航系統(tǒng)的一種，利用了雙天線定向GPS與光纖陀螺的組合，以基于DSP+FPGA多處理器結構作為導航計算機平臺，在原有的位置與速度基礎上加入了姿態(tài)作為第三個量測量，應用卡爾曼濾波算法將GPS姿態(tài)信息作為對慣性導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)的初始值和修正。設計的系統(tǒng)通過跑車實驗驗證后表明達到了設計要求，具有實時性好，運算精度高等優(yōu)點。

　　卡爾曼濾波算法

本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/203227.htm

　　本文采用卡爾曼濾波算法對GPS，IMU數(shù)據(jù)進行融合。將式(1)(8)離散化后方程為：

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　　試驗結果

　　為了驗證本文提出的雙天線GPS/SINS組合導航系統(tǒng)的可行性，在南京某地進行了跑車實驗。其中姿態(tài)GPS模塊定位精度小于5m，速度精度0.1m/s，航向精度0.1°。IMU常值漂移小于0.1°/h。跑車過程中以高精度GPS作為真實值，將組合導航系統(tǒng)輸出值與高精度GPS數(shù)據(jù)進行比較。整個系統(tǒng)中每5ms進行一次慣導數(shù)據(jù)解算，通過卡爾曼濾波算法進行數(shù)據(jù)修正的頻率為1次/s。將跑車過程中導航計算機輸出數(shù)據(jù)存入文件，通過MATLAB進行數(shù)據(jù)處理。圖3中給出一次跑車中組合導航系統(tǒng)與高精度GPS同一時刻輸出數(shù)據(jù)的差值，結果如圖3所示。

　　從圖3可以看出，在動態(tài)情況下本文提出的組合導航系統(tǒng)具有較高的定位精度，從與高精度GPS數(shù)據(jù)對比中可以看，此系統(tǒng)定位誤差在4m以內(nèi)，而速度誤差在0.1m/s左右，達到了系統(tǒng)的要求，充分滿足了實際應用需求。

　　參考文獻：

　　[1] Li Y, Zhang K, Roberts C , Murata M. On-the-fly GPS-based Attitude Determination Using Single-and Double-differenced Carrier Phase Measurements[J]. Springer_GPS Solutions,,2004,Volume 8, Number 2,(10):93-102

　　[2] 付夢印.Kalman濾波理論及其在導航系統(tǒng)中的應用[M].北京:科學出版社,2003:104-115,132-135

　　[3] 何曉峰,胡小平.基于SINS/GPS組合的低成本船用姿態(tài)確定系統(tǒng)[J].中國慣性技術學報.2004,12,(05):21-25

　　[4] 王惠南.GPS導航原理與應用[M].北京:科學出版社,2003:33-41

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