GPS/INS组合导航监控管理系统关键技术研究
发布时间：2021-11-22 00:29
捷联惯性导航系统（INS）/全球定位导航系统（GPS）组合导航将具有长时间高精度特性的GPS和具有短时间内高精度特性的INS有机的结合起来,以其定位精度高、测量性能好、可靠性高和抗干扰能力强等特点,在军事领域和民用领域具有广泛的发展前景,成为组合导航的研究重点和应用热点。但是,在民用领域里的捷联惯性导航系统（INS）中,大多使用MPU6050这类集成芯片作为测量单元,且采用积分的方法进行导航计算,导致捷联惯性导航系统中的姿态角和加速度测量精度不高,长时间的累计误差较大。GPS定位导航系统中,GPS接收机的容易受到外界环境的干扰,在有遮挡的情况下,导致GPS信号不稳定,定位精度低。针对捷联惯性导航系统和GPS定位导航系统中存在的问题,本文深入研究了GPS/INS组合导航系统。针对低成本的惯性导航系统（INS）精度不足,以及姿态角解算中姿态角误差随时间推移而不断增长的问题,提出了一种基于PID+Kalman的算法,对陀螺仪、加速度计信号和姿态角误差进行PID+Kalman的融合修正,实现了姿态角的短时间高精度测量和长时间稳定输出。研究了捷联惯性导航系统（INS）/全球定位导航系统（GPS）...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GPS卫星星座Fig1.1GPSsatelliteconstellation
内和 轴构成右手坐标系。（2） 地球坐标系（ 系， ）地球坐标系 如图2.1所示。其原点取在地球质心， 轴沿着极轴方向， 轴在赤道平面与子午线面的交线上， 轴也在赤道平面内并与 ， 轴构成右手直角坐标系。从本初子午线开始，经度向东为正，向西为负。地球坐标系相对于惯性坐标系以地球自转旋转角速度 = 15.0411°/ = 7.2921 × 10 / 。
eXeY L图 2.1 地球坐标系与地理坐标系.1 The earth coordinate system and the geographical coordinate体坐标系（ 系， ） 如图所 2.2 示。该坐标系固定在载体上，原点与载体的质心重合。 轴沿着机体纵轴方向并向并指向左， 轴垂直于 平面沿着机体垂成右手坐标系。载体坐标系相对于地理坐标系的方的俯仰角 、倾斜角 和航向角 统称为姿态角。运标系相对于地理坐标系或地球坐标系的转角来确定
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于惯性传感器MPU6050的滤波算法研究[J]. 傅忠云,朱海霞,孙金秋,刘文波. 压电与声光. 2015(05)
[2]基于四元数改进型互补滤波的MEMS姿态解算[J]. 陈孟元,谢义建,陈跃东. 电子测量与仪器学报. 2015(09)
[3]基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究[J]. 陈航科,张东升,盛晓超,王凯. 传感器与微系统. 2013(12)
[4]基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪漂移补偿[J]. 陈晨,赵文宏,徐慧鑫,周芬芬,安平. 机电工程. 2013(03)
[5]基于四元数和卡尔曼滤波的两轮车姿态稳定方法[J]. 叶锃锋,冯恩信. 传感技术学报. 2012(04)
[6]基于FPGA的GPS模块和电子罗盘模块驱动设计[J]. 李宏,薛红喜. 电子设计工程. 2011(19)
[7]SINS/GPS制导弹药导航坐标转换算法研究[J]. 刘大卫,夏群力,温求遒,武涛. 弹箭与制导学报. 2010(05)
[8]捷联惯性导航系统姿态算法研究[J]. 郭访社,于云峰,刘书盼,仝浩,郝福建. 航天控制. 2010(01)
[9]基于FT232BL的USB接口快速设计[J]. 刘建,武树飞. 舰船电子工程. 2009(06)
[10]一种扩维无迹卡尔曼滤波[J]. 黄铫,张天骐,李越雷,刘燕丽. 电子测量与仪器学报. 2009(S1)
博士论文
[1]多旋翼无人机的姿态与导航信息融合算法研究[D]. 张欣.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
硕士论文
[1]卡尔曼滤波在INS/GPS组合导航中的应用研究[D]. 谢木生.中南大学 2013
[2]GPS/INS组合导航算法研究与实现[D]. 刘帅.解放军信息工程大学 2012
[3]GPS/INS组合导航系统研究[D]. 黄兵超.国防科学技术大学 2010
[4]卡尔曼滤波在INS/GPS组合导航中的应用研究[D]. 李大威.中北大学 2006
[5]捷联导航系统数据采集与航姿算法技术研究[D]. 韩旭.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3510562
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GPS卫星星座Fig1.1GPSsatelliteconstellation
内和 轴构成右手坐标系。（2） 地球坐标系（ 系， ）地球坐标系 如图2.1所示。其原点取在地球质心， 轴沿着极轴方向， 轴在赤道平面与子午线面的交线上， 轴也在赤道平面内并与 ， 轴构成右手直角坐标系。从本初子午线开始，经度向东为正，向西为负。地球坐标系相对于惯性坐标系以地球自转旋转角速度 = 15.0411°/ = 7.2921 × 10 / 。
eXeY L图 2.1 地球坐标系与地理坐标系.1 The earth coordinate system and the geographical coordinate体坐标系（ 系， ） 如图所 2.2 示。该坐标系固定在载体上，原点与载体的质心重合。 轴沿着机体纵轴方向并向并指向左， 轴垂直于 平面沿着机体垂成右手坐标系。载体坐标系相对于地理坐标系的方的俯仰角 、倾斜角 和航向角 统称为姿态角。运标系相对于地理坐标系或地球坐标系的转角来确定
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于惯性传感器MPU6050的滤波算法研究[J]. 傅忠云,朱海霞,孙金秋,刘文波. 压电与声光. 2015(05)
[2]基于四元数改进型互补滤波的MEMS姿态解算[J]. 陈孟元,谢义建,陈跃东. 电子测量与仪器学报. 2015(09)
[3]基于Kalman滤波算法的姿态传感器信号融合技术研究[J]. 陈航科,张东升,盛晓超,王凯. 传感器与微系统. 2013(12)
[4]基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪漂移补偿[J]. 陈晨,赵文宏,徐慧鑫,周芬芬,安平. 机电工程. 2013(03)
[5]基于四元数和卡尔曼滤波的两轮车姿态稳定方法[J]. 叶锃锋,冯恩信. 传感技术学报. 2012(04)
[6]基于FPGA的GPS模块和电子罗盘模块驱动设计[J]. 李宏,薛红喜. 电子设计工程. 2011(19)
[7]SINS/GPS制导弹药导航坐标转换算法研究[J]. 刘大卫,夏群力,温求遒,武涛. 弹箭与制导学报. 2010(05)
[8]捷联惯性导航系统姿态算法研究[J]. 郭访社,于云峰,刘书盼,仝浩,郝福建. 航天控制. 2010(01)
[9]基于FT232BL的USB接口快速设计[J]. 刘建,武树飞. 舰船电子工程. 2009(06)
[10]一种扩维无迹卡尔曼滤波[J]. 黄铫,张天骐,李越雷,刘燕丽. 电子测量与仪器学报. 2009(S1)
博士论文
[1]多旋翼无人机的姿态与导航信息融合算法研究[D]. 张欣.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
硕士论文
[1]卡尔曼滤波在INS/GPS组合导航中的应用研究[D]. 谢木生.中南大学 2013
[2]GPS/INS组合导航算法研究与实现[D]. 刘帅.解放军信息工程大学 2012
[3]GPS/INS组合导航系统研究[D]. 黄兵超.国防科学技术大学 2010
[4]卡尔曼滤波在INS/GPS组合导航中的应用研究[D]. 李大威.中北大学 2006
[5]捷联导航系统数据采集与航姿算法技术研究[D]. 韩旭.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3510562
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