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基于惯性测量单元及GPS的运动记录技术是在吉林省科技发展计划重点项目“运动在线模拟与同步记录技术的产业化与推广”(20080506)的深入研究中提出的。运动记录技术是二十世纪九十年代从美国兴起的一门高新技术。作为一门多学科交叉的技术,它融合了微惯性技术、捷联惯性测量技术、卡尔曼滤波、以及网络通讯等尖端技术的最新研究成果,在军事模拟训练、航空航天、遥控操作、安全侦破、车辆性能试验、动感模拟再现等领域都有广阔的应用前景。运动记录技术的深入研究具有非常重要的理论意义和现实意义。本文在课题组研究运动在线模拟与运动记录技术已有成果的基础上,对运动记录技术进行了进一步的研究与改进。通过借鉴飞行器姿态测量的众多方法,本文选用集合捷联惯性测量技术、GPS测量技术、组合导航技术以及Kalman滤波技术为一体的惯性测量单元与GPS组合测量的方法进行载体运动状态参数的采集,并利用新的运动位姿解算算法,通过Kalman滤波进行信息融合得到高精度的载体姿态、位置等状态参数,完成载体运动记录的目的。本文基于运动记录技术的研究背景及研究发展现状,并结合捷联式惯性测量、GPS定位测量及卡尔曼滤波的基本理论,提出了基于惯性测量单元与GPS的运动记录技术研究的新方案——惯性/GPS组合测量解算运动状态参数的方式。针对捷联惯性系统与GPS测量系统各自的不足,本文深入分析研究了惯性测量与GPS的组合方式,提出了以水平姿态角、航向角和速度为量测反馈的捷联式惯性测量单元与GPS的松组合方式。根据载体位姿测量的理论方法,详细推导了捷联式惯性位姿解算算法,并基于捷联式惯性测量系统误差模型建立了15阶卡尔曼滤波器来实现惯性测量系统与GPS系统的信息融合,以达到对载体运动状态参数的最优估计。最后在Visual Studio 2008环境下完成基于惯性测量单元/GPS的运动位姿解算记录算法的仿真验证,并用MATLAB对验证结果进行分析、比较,对比结果证实了本文基于惯性测量单元及GPS组合测量方案的可行性及运动位姿组合解算算法的正确性。相比以往的运动记录技术,本文推导的运动位姿算法解算的状态参数精度更高,记录的运动更接近实际情况,为运动在线模拟及运动的同步再现技术奠定了更优的基础,并有利于同步记录技术的产业化与推广。