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因单一导航模式面临容错性低、可靠性差等缺陷,加之MINS在成本、功耗、集成化等方面的诸多优势,基于MINS的组合导航已成为低成本小型导航系统的主研方向。本文以低成本小型车载导航实际应用需求为背景,提出一种MINS/GPS/GM组合导航方案,搭建组合导航系统整体实验平台,分析了组合导航系统基本原理及各子系统误差特性,并对组合导航中初始对准、数据同步、数据融合滤波算法等关键技术进行深入研究,最终经试验验证所设计的组合导航系统及滤波方法满足车载导航应用需求。本文的主要工作如下:(1)组合导航系统总体设计与实现:根据系统拟定指标,对主要器件进行选型;设计了ARM架构的系统数据采集、导航解算及通信一体化电路板并完成C代码编写,借助Solidworks软件完成系统整体机械结构设计;为便于系统联调及数据实时显示与保存,设计了对应上位机。(2)组合导航原理及误差分析补偿:分析了MINS、GPS、GM导航原理及误差特性,针对MIMU误差进行标定补偿及Allan方差随机误差参数辨识,并设计了椭球拟合地磁误差补偿方案,介绍了组合导航Kalman滤波原理及典型问题。(3)MINS/GPS/GM组合导航关键技术研究:分析并推导GM/GPS辅助MINS初始对准模型,设计了MINS/GPS/GM组合系统初始对准方案;分析了组合导航系统数据同步问题,并建立了以1PPS为时标的各子系统数据同步解决方案;分析并建立了组合导航系统状态误差模型及观测模型,设计了基于联邦KF滤波器的信息融合方法。(4)MINS/GPS/GM组合导航试验验证:为验证所设计组合导航系统的可靠性及滤波算法的有效性,进行了动态试验及环境试验。结果表明:以CFZ-FOG/GPS组合系统为基准,MINS/GPS/GM系统车载实况动态对比误差为:航向平均误差≤1.0~?、姿态平均误差≤0.5~?、速度平均误差≤1.0m/s、定位平均误差≤5m;环境测试证明组合导航系统在多态环境下的可靠性,表明其初步满足工程化应用要求。