Kalman立滤波方程组SINS/GPS组合导航系统仿真
惯性导航系统(inertial Navigation system，INS)是二十世纪初才发展起来的一种导航方法。惯性导航系统(INS，也称惯导)是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度又偏航角和位置等信息。
卫星导航是天文导航与无线电导航的结合物，利用卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。本质上依然是无线电导航技术的推广，只不过是把无线电导航台放在人造地球卫星上。全球定位系统（Globe Position System，GPS）是一种以空间卫星为基础的无线电导航和定位系统，借助24颗人造卫星，能为包括空中、陆地、海上甚至外层空间的用户全天候、全时间、连续地提供精确的三文位置、三文速度以及时间信息。作为20世纪70年代发展起来的新型导航系统，它的明显优点是能够进行全球、全天候和实时的导航，其定位误差与时间无关，且有较高地定位和测速精度[2,3]。但是，GPS的载体在作高动态地运动时，常使GPS接收机不易捕获和跟踪卫星载波信号，甚至产生所谓“周跳”现象。
上述所介绍的各种适用于运动载体的导航系统，他们各自都有其优点和特色，但也存在固有的不足。将载体上安装的几种导航系统综合起来，组成组合导航系统，将能达到取长补短、综合发挥各种导航系统特点的目的，并能提高导航信息精度，更好地满足载体对导航系统的要求。并且，组合后的系统具有冗余功能，增加了导航系统的可靠性。例如，将两种精度较低、价格较低的导航系统组合在一起，可达到价格昂贵的单一导航系统所具有的导航精度，提高了系统的性价比，有更高的实际使用意义。
由于SINS具有自主性强、提供各导航参数多、抗干扰能力强，但是误差随着时间而积累;GPS定位精度高，但抗干扰能力弱;INS与GPS各有所长，并且具有很强的互补性。如果将这两个系统组合起来，构成INs/GPS组合导航系统，可以充分利用INS与GPS之间互补的特点，使组合后的系统性能优于两者的单独使用。可见，GPS和SINS具有优势互补的特点，以适当的方法将两者组合起来很有必要的。表1—1对GPS和惯性导航系统的互补性进行了总结和说明。
表1—1全球定位系统GPS和SINS的互补性说明
全球定位系统GPS 捷联惯导系统SINS
1. 高精度定位输出（均方根值100m）；
2. 有界的位置/速度误差，长期精度好；
3. 精度和响应时间取决载体动力学；
4. 不要求初始化信息（可用于惯性器件的初始对准），且定位时间短；
5. 要求卫星可见；
6. 提供精确时间信息；
7. 数据更新率较低，响应时间较长；
8. 抗干扰能力差。 1. 适当精度的位置输出（依赖惯性器件）；
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