MEMS基于SHARC型DSP的组合导航算法实现(3)

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4.5 实验验证 39

4.5.1 硬件平台搭建 39

4.5.2 实验结果 40

4.6 本章小结 44

结论 45

致谢 46

参考文献 47

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1 引言

1.1 课题研究背景和意义

导航就是将某一载体，从指定航线的起始点运动到目的点的技术，是一门涉及多学科的技术[1]。惯性导航系统[2](Inertial Navigation System，INS)是一种自主式导航系统，其基本理论基于牛顿经典力学定律——惯性定律[3]。它是通过利用初始定位、惯性元器件以及基准方向，得出载体的方位、速度和姿态。该技术由于不需要依赖于外界条件且不被外界环境影响，在航天、航空、航海和大地测量领域广泛涉及。但是惯性导航的导航误差会随时间累积，这严重影响导航精度，所以中低精度的惯性导航系统不能够独立完成导航定位任务[4]。从上世纪 70 年代开始, 美国着手研制全球定位系统（Global Positioning System ，GPS），整个系统最少有 4 颗卫星工作，最多可达 11 颗。GPS 导航系统解算载体的方位和速度是通过接收到的导航卫星信号进行的，长期稳定性较好，其误差是有一定界限。但也存在着许多不足：（1） GPS 系统是由美国国防部直接控制，使用权相对受限制；（2）GPS C/A 码信号内加入了 SA 误差，且 C/A 码接收机动态跟踪能力一般较弱,在遮挡的情况下不能使用（如室内、水下、地下等）[5]。地磁导航正在大力发展，它是利用地球磁场全天时、全天候、全地域的特性来进行导航的。但是相对其他导航技术，地磁导航技术发展较晚，地磁场描述精度、探测性能以及导航算法这三个重要因素制约着地磁导航技术的发展。从上述简单介绍中可知，惯性导航长期稳定性差，但是短期稳定性好，GPS 导航与其相反。单独使用某种导航系统一般很难满足性能要求，将其中几种非相似的技术相互取长补短组合成性能更加可靠的系统[6]——组合导航系统[7，8]。组合导航能够将各子系统优势互补，协合超越单系统性能，增加整体的可靠性[5]，导航技术因此变得前景广阔，会进一步发展[9]。研究组合导航，主要研究其算法，采用合理的算法，能够减小传感误差，保证导航的精度。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外微小型组合导航技术发展现状和水平

1.2.2 国内外卡尔曼滤波理论及算法的发展现状和水平

1.3 本文主要研究内容

第 4 页本科毕业设计说明书

组合导航是导航领域的一个重要分支，具有显著的技术优点。因此，对组合导航进行研究也显得顺理成章。论文首先对组合导航和卡尔曼滤波进行介绍，然后进行姿态解算工作，根据设计要求建立惯性/地磁/卫星组合的误差修正模型,在 MATLAB 上进行仿真实验。然后编写滤波修正软件和姿态解算软件，并下载到基于 SHARC 型 DSP 的微小型组合导航硬件平台上进行验证。