高精度组合导航系统的算法研究和实验(2)
导航为运载体提供位置、速度、姿态等信息。随着经济科技的高速进步，导航技术逐渐应用于人们的生产生活之中。人们对导航精度的要求与日俱增，单独的导航控制方式已经不能符合当前市场的需求，组合导航系统成为发展的主流，这种方式在某种程度上可以提高导航系统的精确度。
惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)已知初始信息，利用惯性传感器（陀螺仪和加速度计）测量相对于惯性坐标系的转动和平移来计算当前位置[1]。“捷联”惯性导航系统直接把敏感器固连在运载体的壳体上，使系统的机械构造变简单。和等效的平台系统作比较，我们发现，SINS组成结构简单、空间体积减小、重量减轻、成本降低、精确度提高；但随着时间的推移，误差积累，可靠性降低。GPS能定位、测速、提供时间标准，覆盖地球上约98%的地区；但卫星一旦被遮住其工作性能将会下降很多，并且更新慢，在运载体作高速运转时，难以满足其需求。
SINS/GPS组合导航系统，可以将两种系统的优缺点取长补短，比单独任何一种导航设备性能都优良[2]。SINS短时精度高，能够保证其不间断的工作，即使GPS出现失误，导航效果也不受影响；GPS的测量结果比较准确，这就减小了SINS的积累误差，并且能够大约得到惯性元件的误差，降低系统的整体误差；两者组合起来，可以在很大程度上避免劣势，减小误差，提高准确度。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外发展状况
1.2.2 国内发展状况
1.3 本文主要研究内容
本文主要探索了SINS/GPS组合导航算法，并用实验加以验证。研究过程中进行了补偿算法的研究设计、仿真分析和组合导航系统数学建模。其中补偿算法指对圆锥误差的补偿，建模部分主要是在简单的松组合的基础上进行了卡尔曼滤波，仿真分析卡尔曼滤波前后系统误差的改变，并改变参数观察滤波的效果。之后，借助车载实验数据仿真验证算法是否能有效控制误差。论文的章节安排如下：
第一章：绪论。本章主要介绍了课题的研究背景及意义，国内外SINS/GPS组合导航系统发展状况及本课题的主要研究内容。
第二章：导航系统原理。本章简单介绍SINS和GPS的基础知识，包括SINS常用坐标系、导航方程、误差分析，GPS组成、工作原理、误差分析等。
第三章：捷联惯导的姿态更新算法。本章主要介绍了姿态更新方程求解中的四元数法，等效旋转矢量法，对更新中的圆锥误差给出了一种补偿算法并仿真。
第四章：SINS/GPS组合导航系统研究。本章列出了组合导航系统的状态方程和量测方程，利用卡尔曼滤波提高组合精度，并通过仿真研究了参数变化对滤波效果的影响，选取合适的滤波参数。
第五章：车载实验。本章利用车载实验的数据，在前文给出的算法上进行仿真实验，实验证明：算法满足精度要求。