GPS/SINS组合定位技术国内外研究现状
时间:2017-03-28 18:58 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 组合导航系统的性能主要表现在精度、可靠性及自动化程度上，其中精度是导航所要考虑的首要问题，由于SINS和GPS具有互补性，GPS/SINS组合导航日益受到人们的关注。 20世纪80年代以来，美、英、法等国的军方和一些民用部门开始对组合导航系统GPS/SINS表现出兴趣[6][7]。一些大型的主要的惯导及无线电制造厂纷纷投入力量研制GPS/SINS组合导航系统。1989年，美国Texas公司首先推出了INAV组合导航系统。这套系统由捷联惯性导航系统、GPS接收机和导航计算机组成，系统采用17个状态的卡尔曼滤波器进行融合。它在电子对抗环境下具有很强的抗干扰能力，在高机动、高动态环境下仍能正常工作。在1000h的飞行试验中，它的定位误差仅为1.5m，测速误差为0.04m/s。由于它的出色性能，美国及其他一些西方国家都对GPS/SINS组合导航系统产生极大的兴趣并都投入大量的人力和物力对其进行研究。在1991年的海湾战争中，组合导航系统发挥了它的优势，更加坚定了军方的信心。1991年，Texas公司和Honeywell公司共同研制了更加精密的GPS/SINS组合导航设备，作为武器系统、无人侦察机的导航平台。其中，Texas公司生产的GPS接收机为8通道双频P码接收机，它具有与KYK-13全设备兼容的精确定位服务加密模块，伪距及其变化率的测量精度分别为1.3m和0.003m/s，最大测量速度达到12000m/s，启动时间小于90s，卫星捕获时间小于2s；惯性组件由Honeywell公司提供，它的最大动态可超过70g。这套组合系统的重量仅为9.6kg，体积为300立方英寸，定位精度优于20m。美国Texas公司研制的一种将GPS和SINS进行组合的系统，实测平面定位精度为1.5m。美国俄亥俄州立大学研制了航空组合绘图系统，用于大比例尺绘图，经过事后处理，可得到5 ~7cm的定位精度。6795 在国内，GPS/SINS组合导航系统的研究起步较晚，进入90年代以后，在南京航空航天大学、东南大学、北京航空航天大学和西北工业大学等院校成立了组合导航研究组。一些学者，如袁信，秦永元，顾启泰，董绪荣，刘建业，吴秋平等，结合各自的专业背景知识，对GPS/SINS组合导航系统理论进行了研究[8][9][10]，为我国GPS/SINS组合系统的发展作了大量的工作。东南大学自主研发了“GPS/DR/MM城市综合定位系统”和“道路几何参数的实时采集及数据处理系统”，已成功将GPS、SINS、道路地图等信息有效地融合，解决了GPS在城市高楼密集区以及山区等地不能正常定位的技术难题。曹福祥等研究了用于先进机载成像系统的厘米级高精度GPS/SINS组合系统，仿真结果表明，该组合系统能达到厘米级定位精度，姿态精度为10″左右[11]。宫晓琳等为推动农业数字化进程的发展，在自治农机具的实际应用方面，进行了GPS/SINS低成本综合定位系统的研究[12]。 在GPS/SINS组合的策略及算法方面，陶俊勇等提出了一种自适应联合滤波模型结构及其算法，定义了联合滤波模型信息分配系数的自适应调节准则[13]。宋迎春等研究了GPS/SINS导航系统的不确定性噪声问题，给出了一种基于协方差匹配技术的自适应卡尔曼滤波算法，用于提高滤波结果的精度并消除滤波发散现象[14]。於二军等提出了一种适用GPS/SINS组合导航计算的残差监控加权修正自适应卡尔曼滤波方法，可以提高滤波器对模型不确定性和噪声变化的适应能力和鲁棒性[15]。杨艳娟等研究了在船载GPS/SINS组合中应用最优平滑算法进行事后数据处理[16]。 总的来说，GPS/SINS组合技术已经有很多科研成果，市场上成熟的产品也很常见，但遗憾的是这些成果大多属于导航级别，满足不了地籍测量的高精度要求；少量能实现厘米级的科研成果也是基于GPS视空环境良好的情况下，不适用于地籍测量环境。 (责任编辑：qin) |