双天线GPS/SINS组合导航系统设计
编者按:本系统作为浅组合导航系统的一种,利用了双天线定向GPS与光纤陀螺的组合,以基于DSP+FPGA多处理器结构作为导航计算机平台,在原有的位置与速度基础上加入了姿态作为第三个量测量,应用卡尔曼滤波算法将GPS姿态信息作为对惯性导航系统数据的初始值和修正。设计的系统通过跑车实验验证后表明达到了设计要求,具有实时性好,运算精度高等优点。
卡尔曼滤波算法
本文采用卡尔曼滤波算法对GPS,IMU数据进行融合。将式(1)(8)离散化后方程为:
试验结果
为了验证本文提出的双天线GPS/SINS组合导航系统的可行性,在南京某地进行了跑车实验。其中姿态GPS模块定位精度小于5m,速度精度0.1m/s,航向精度0.1°。IMU常值漂移小于0.1°/h。跑车过程中以高精度GPS作为真实值,将组合导航系统输出值与高精度GPS数据进行比较。整个系统中每5ms进行一次惯导数据解算,通过卡尔曼滤波算法进行数据修正的频率为1次/s。将跑车过程中导航计算机输出数据存入文件,通过MATLAB进行数据处理。图3中给出一次跑车中组合导航系统与高精度GPS同一时刻输出数据的差值,结果如图3所示。
从图3可以看出,在动态情况下本文提出的组合导航系统具有较高的定位精度,从与高精度GPS数据对比中可以看,此系统定位误差在4m以内,而速度误差在0.1m/s左右,达到了系统的要求,充分满足了实际应用需求。
参考文献:
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