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SINS-GPS组合导航系统的研究

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SINS/GPS组合导航系统的研究 Research on SINS/GPS integrated navigation system 王 玲,刘 义,朱龙永,赵艳霞 WANG Ling, LIU Yi, ZHU Long-yong, ZHAO Yan-xia (沈阳理工大学 自动化与电气工程学院,沈阳 110159) 摘 要:为了应对导航系统小型化、高精度的要求,提出了基于DSP的捷联惯性导航系统(SINS)/全 球定位系统(GPS)组合导航系统。介绍了系统的基本原理、系统的硬件设计,采用无迹卡 尔曼滤波(UKF)算法完成了信息融合,对导航样机进行试验。实验结果表明,该组合导航系 统降低了成本、提高了精度、具有较高的稳定性。 关键词:DSP;SINS/GPS;低成本;UKF;组合导航 中图分类号:V249.3 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2016)07-0093-03 0 引言 随着现代科学技术的不断发展,人们对动态载体 运动目标(导弹、飞机、卫星、坦克、车辆、舰船等) 的跟踪精度和可靠性要求越来越高,多传感器的组合导 航在实际需要的导航与跟踪及控制上比单一传感器的性 能方面优越的多,其应用领域更广泛。捷联惯性导航系 统具有结构简单、体积小、可靠性较好、重量轻、成本 低、易于维修等特点,发展迅速,而且在一些武器中 得到了实际的应用 [1,2] 如图1所示。 ???作 SINS UKF GPS ?? 图1 组合导航原理框图 。20世纪80年代末期,我国开始 MEMS惯性器件研制,经过20多年的发展,在理论研 究、原理样机开发等方面取得了一定的成果,初步具备 工业生产的能力,但与工业发达国家相比在微型化、高 精度、可靠性等各方面有很大差距 。由于MIMU的精 度不是很高,其定位的误差是随着时间而变化的,因此 单个的MIMU导航系统难以完成高精度、长时间的导航 任务 。MIMU的缺点是自主性差,抗干扰能力弱,接 收机的数据更新时间长,难以满足导航系统的实时性。 全球定位系统(GPS)是高精度实时卫星导航系统,定 位的误差与时间无关。MIMU和GPS两者构成的组合导 航系统的优点是克服了两者单独工作时的缺点,两者相 互取长补短,能够完成较高精度、长时间的导航任务。 基于此,本文提出了一种易于工程实现的SINS/GPS 组合导航系统结构,并设计出了该组合导航的样机,最 后对样机进行的实验来验证该组合导航系统的实用性。 ?? MIMU [2] [3] 2 系统硬件设计 SINS/GPS组合导航系统原理样机的硬件结构和 实物图如图2、图3所示,包括以下五个部分:串口、 MIMU、GPS接收机、AD转换模块和导航计算机[5]。 AD ?? ?? GPS ??? 1 系统的基本原理 该组合导航系统分为以下三个部分:GPS、SINS 和无迹卡尔曼滤波器(UKF) [4] 。组合导航原理框图 图2 系统的硬件结构 收稿日期:2016-03-28 作者简介:王玲(1960 -),男,教授,研究方向为嵌入式计算机应用及非线性控制系统。 第38卷? 第7期? 2016-07? 【93】



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