GPS/INS紧组合导航研究+文献综述(2)
随着导航技术的不断发展，一方面新型导航系统如惯性导航系统、卫星导航系统等得到了极大的发展，但同时原有的导航系统势将面临着被淘汰的命运，如罗兰C导航系统。事实上，导航设计往往只是考虑两项基本但又矛盾的要求：高精度和低成本。由此在不断探索新技术的过程中，两种或多种导航系统组合新导航技术应运而生。单一的导航系统或多或少存在着不足，但是将几种不同的系统组合在一起，利用相互补充的特性构成一个性能更高的组合导航系统，可以预见这必将成为21世纪最重要的导航系统。
纵观导航系统的发展，可以概括出以下三个方面：一、卫星导航技术的快速发展为导航技术带来了一次翻天覆地的技术革命；二，新材料、微电子计算机等的发展，促进了新型惯性导航器件的发展；三，卫星导航、惯性导航及其他导航技术之间的组合导航技术，在导航技术发展史上具有划时代的意义。
1.2 国内外组合导航研究概况
1.3 GPS/INS组合导航系统的发展
组合导航系统是将GPS、无线电导航、天文导航、卫星导航等系统中的一个或几个与惯导组合在一起，形成新的综合导航系统。由于惯性导航能够提供比较多的导航参数，还能够提供全姿态信息参数，具有其他导航系统所不能比拟的优势，因此大多数组合导航系统以惯性导航系统为主。又因为GPS普及程度高，深入广，在众多组合导航系统中，GPS/INS组合导航系统展现出了巨大的发展前景。INS和GPS在性能上正好可以形成互补，采用该两种系统作为组合导航设计中的子系统是世界公认的最佳方案。本文主要研究GPS/INS组合导航系统。
GPS/INS组合系统利用了这两个系统的互补特性，产生一个性能优于任一单一系统的独立运行组合系统。INS可以提供连续导航位置、速度和姿态且不需要向外发射任何的电磁信号的，初始对准后完全处于自主状态，可消除外界环境的不利影响，但存在误差随时间累积增长的缺点，缺乏长期稳定性。GPS具有性能好、高精度以及全天候自动测量的优点，在解算中可以提供绝对导航信息且具有稳定精度，但它的适应能力较差，易受外界环境的干扰，很多情况下不能满足连续性和可靠性的要求。倘若将GPS和INS组合在一起，不仅可以提供准确性和连续性的定位解，而且还增强了系统的可靠性。因此，GPS/INS组合系统目前广泛应用于大型舰船、潜艇、飞机、导弹等重要领域。
GPS/INS组合系统作为航行器导航系统的一个重要组成部分，主要功能是提供系统管理与决策辅助，负责组织、协调、参与容错组合导航。GPS/INS组合的一个突出问题是采用何种组合模式，通常认为GPS/INS组合系统有两种组合模式：松散组合(Loose Coupling)和紧密组(Tight Coupling)。两种组合方式各具特点，但在实际应用中偏重于紧密组合。为了提高导航精度，目前普遍应用卡尔曼滤波融合技术组合各导航系统的信息，估计出导航系统的误差状态，再用误差状态的最优估计值去校正系统。
GPS/INS组合导航技术的发展趋势为：
1）增强GPS系统的抗干扰性能，提高GPS/INS组合导航的可靠性；
2）研制新型INS系统，提高GPS/INS组合导航的精度；
3）开发数据融合技术，进一步提高GPS/INS组合导航的性能。
1.4 本论文主要内容
本论文的主要内容是对使用广泛的GPS和INS导航系统进行介绍研究，通过设计使用卡尔曼滤波器，将GPS/INS组合传感器的数据进行融合，实现飞行器精确导航和定位，并且通过Matlab仿真验证滤波算法的有效性以及GPS/INS紧密组合的合理性。全文共分四大章节：