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雙天線GPS/SINS組合導航系統設計

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作者:蔣瑩瑩 夏春杰 張會明 時間:2013-12-26 來源:電子產品世界 收藏
編者按:本系統作為淺組合導航系統的一種,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數據的初始值和修正。設計的系統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。

  算法

本文引用地址:http://www.2s4d.com/article/203227.htm

  本文采用算法對,IMU數據進行融合。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/組合的可行性,在南京某地進行了跑車實驗。其中姿態(tài)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,將組合輸出值與高精度GPS數據進行比較。整個系統中每5ms進行一次慣導數據解算,通過算法進行數據修正的頻率為1次/s。將跑車過程中導航計算機輸出數據存入文件,通過MATLAB進行數據處理。圖3中給出一次跑車中組合與高精度GPS同一時刻輸出數據的差值,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具有較高的定位精度,從與高精度GPS數據對比中可以看,此系統定位誤差在4m以內,而速度誤差在0.1m/s左右,達到了系統的要求,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/GPS組合的低成本船用姿態(tài)確定系統[J].中國慣性技術學報.2004,12,(05):21-25

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  [5] Yanjuan Yang, Weifeng Tian, Zhihua Jin. Study on a Novel Marine INS/GPS Integrated Navigation Technology. IEEE Seventh International Conference on Control, Automation , Robotics and Vision 2002, Volume: 3 [C]:1563-1567

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