INS辅助的GPS接收机研究

论文摘要

高速运动物体的远距离精确导航是导航研究的热点问题。INS(Inertial Navigation System)/GPS(Global Positioning System)组合导航系统综合了INS和GPS两者的优点,能够提高导航精度,成为当代导航的发展方向之一。本文针对INS/GPS组合导航系统,重点研究了信息融合算法及INS速度辅助的GPS接收机性能,主要成果如下:1、设计了一种飞行器轨迹产生方法,并完成不同坐标下的坐标转换;对惯性器件的陀螺仪和加速度计进行建模仿真。2、分析INS及GPS系统误差源并对误差进行建模,仿真实现卡尔曼滤波算法对误差进行最优估计。3、针对统计模型的不准确度,在研究卡尔曼算法特点的基础上,选取一种基于模糊控制的指数加权卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,该算法抑制了滤波器发散,从而提高了导航精度。4、研究有惯性速度辅助下的GPS接收机的带宽、跟踪和捕获性能,仿真结果表明:有INS速度辅助GPS接收机跟踪环路的锁定时间为无辅助的1/100,有效地提高了接收机性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和课题意义
• 1.2 国内外研究和发展概况
• 1.2.1 全球定位系统（GPS）发展概况
• 1.2.2 惯性仪表及系统发展概况
• 1.2.3 INS/GPS 组合系统及信息融合发展概况
• 1.3 本文的主要工作及结构安排
• 第二章 GPS 系统原理概述
• 2.1 GPS 系统组成及定位原理
• 2.1.1 GPS 系统组成
• 2.1.2 GPS 信号格式
• 2.1.3 GPS 定位原理
• 2.2 GPS 接收机
• 2.2.1 GPS 接收机结构
• 2.2.2 码跟踪环
• 2.2.3 载波跟踪环
• 2.3 本章小结
• 第三章 惯导关键技术及仿真
• 3.1 惯性导航系统简介
• 3.2 飞行器轨迹设计方案
• 3.2.1 坐标系的设定
• 3.2.2 飞行器轨迹方程
• 3.2.3 飞行器姿态设定
• 3.2.4 地心坐标系下的位置计算
• 3.3 惯性系统仿真
• 3.3.1 陀螺仪仿真器数学模型
• 3.3.2 加速度计仿真器数学模型
• 3.4 INS/ GPS 系统的误差方程及组合方式
• 3.4.1 INS 系统误差方程
• 3.4.2 GPS 系统误差方程
• 3.4.3 INS/GPS 组合导航方式
• 3.5 小结
• 第四章 INS/GPS 组合导航滤波算法及性能比较
• 4.1 卡尔曼滤波理论基础
• 4.2 INS/GPS 组合导航系统的仿真模型
• 4.3 卡尔曼滤波算法仿真
• 4.4 基于模糊控制的卡尔曼滤波算法的仿真
• 4.5 小结
• 第五章 INS 速度辅助 GPS 接收机环路
• 5.1 GPS 接收机环路滤波器
• 5.2 INS 速度辅助的接收机环路
• 5.2.1 INS 速度辅助的GPS 接收机环路
• 5.2.2 INS 速度辅助下环路的跟踪特性
• 5.2.3 INS 速度辅助跟踪环路的捕获特性
• 5.3 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果