基于GPS/INS导航轨迹的误差校正

发布时间：2023-02-25 21:29

　　随着社会的不断发展，科学技术的进步，导航系统逐渐走进人们的生活，像车载导航、百度定位开始跟人们的生活变得息息相关。如何进一步提高导航精度，满足日益发展工程的需要，是一个急待解决的问题。惯性导航系统（INS）作为一种自主式导航系统，因为具备重量轻，体积小，易携带且受干扰小等特点，在个别环境复杂的工程中有着特殊的应用。然而，惯导系统的导航定位误差会随着时间的积累而不断变大，限制了其应用的推广。全球卫星定位系统（GPS）是一种全覆盖，能长时间保持导航高精度的定位系统，与惯性导航系统（INS）组成的GPS/INS组合系统可以取长补短，能有效校正轨迹误差，提高总体导航精度。 本文首先介绍了常用的导航用坐标系并加以分类，同时理清了坐标系之间的相互关系。简要论述了惯性导航的基本原理，在对捷联惯导系统重点介绍的基础上，推演了非线性SINS误差方程，并建立了对应的数学模型，最后介绍了GPS全球卫星定位系统的原理，并对其误差进行了分析。 其次，在介绍标准卡尔曼滤波算法的基础上，以卡尔曼滤波算法为框架，论述了EKF，UKF及CKF三种滤波算法的基本原理和滤波算法步骤，指出了算法的最适用条件以及局限性。最后通...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景与意义
    1.2 国内外研究发展现状
        1.2.1 滤波技术的发展及现状
        1.2.2 组合导航技术的发展及现状
    1.3 论文主要内容和结构安排
第2章 GPS/INS 组合导航基础
    2.1 常用导航坐标系
        2.1.1 参考坐标系
        2.1.2 坐标系间的转换关系
    2.2 惯性导航工作原理
        2.2.1 惯性导航系统的器件
        2.2.2 惯性导航基本方程
    2.3 捷联惯性导航系统
        2.3.1 捷联惯导系统原理
        2.3.2 捷联惯导系统数学模型
        2.3.3 捷联惯导系统常见误差
    2.4 非线性 SINS 误差方程
        2.4.1 SINS 误差方程
        2.4.2 姿态误差方程
        2.4.3 速度误差方程
        2.4.4 位置误差方程
    2.5 GPS 全球卫星定位系统
        2.5.1 GPS 系统的构成
        2.5.2 GPS 基本定位原理
        2.5.3 GPS 误差分析
    2.6 本章小结
第3章 卡尔曼滤波理论
    3.1 卡尔曼滤波的理论基础
    3.2 经典卡尔曼滤波算法
    3.3 扩展卡尔曼滤波算法
        3.3.1 扩展卡尔曼滤波器基本理论
        3.3.2 扩展卡尔曼滤波方程
    3.4 无损卡尔曼滤波算法
        3.4.1 无损卡尔曼滤波器基本理论
        3.4.2 UT 变换
        3.4.3 无损卡尔曼滤波采样策略
        3.4.4 无损卡尔曼滤波方程
    3.5 容积卡尔曼滤波算法
        3.5.1 容积卡尔曼滤波器基本理论
        3.5.2 三阶球面-相径容积准则
        3.5.3 容积卡尔曼滤波方程
    3.6 仿真分析
    3.7 本章小结
第4章 GPS/INS 组合导航系统仿真及实现
    4.1 GPS/INS 组合模式
        4.1.1 松散组合
        4.1.2 紧密组合
    4.2 GPS/INS 组合校正方式
        4.2.1 输出校正和反馈校正
        4.2.2 混合校正
    4.3 GPS/SINS 组合导航系统建模
        4.3.1 组合导航的状态方程
        4.3.2 组合导航的量测方程
    4.4 组合导航系统仿真
        4.4.1 组合导航系统仿真条件
        4.4.2 仿真及结果分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 下一步研究工作
参考文献
在学校研究成果
致谢



本文编号：3749229