GPS/INS紧组合导航研究+文献综述(3)
第一章节，首先回顾了导航的发展简史，其次概述了国内外对组合导航技术的研究概况以及GPS/INS组合导航技术的发展，最后介绍了本文的主要内容；
第二章节，分别惯性导航系统和全球卫星导航系统的工作原理进行阐述，其中介绍了我国的北斗卫星导航系统，最后对GPS/INS组合导航系统的组合方式和特性进行了概述；
第三章节，介绍卡尔曼滤波的原理和技术，对组合导航系统卡尔曼滤波器进行设计；
第四章节，对组合导航系统进行Matlab仿真，对仿真环境和仿真曲线结果进行分析，证实滤波的有效性以及GPS/INS紧组合导航系统的合理性。
2 导航系统简介
2.1 惯性导航系统（INS）
惯性导航系统(Inertial Navigation System)是本世纪初随着惯性传感器的发展而发展起来的一门导航技术，它具有完全自主、不受干扰、输出信息量大、输出信息实时性强等优点，广泛应用于军用航行载体和民用相关领域。
INS的基本原理是以牛顿力学为基础，根据相对惯性空间的力学定律,利用陀螺仪、加速度计等惯性元件感受载体在运动过程中的加速度,再通过计算机积分进行一次积分，求出导航参数得到载体的确切位置；进行两次积分，求出载体在当前导航坐标系中的相对位置。它具有自主导航能力,不向外界发射任何信息，具有隐秘性、抗干扰等优点，但同时存在定位误差随时间累积增长的缺点。
惯性导航系统主要有两大类：平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统。
1） 平台式惯性导航系统
在平台式惯导系统中，惯性元件(陀螺仪和加速度计)安装在一物理平台上，惯性平台能有效隔离载体的角振动，使惯性测量仪表在良好的工作条件下运作。平台式惯导系统原理如图1所示。在载体运动过程中，利用陀螺仪使平台始终跟踪当地水平面，建立一个空间直角坐标系，该坐标系为加速度计提供一个准确的坐标基准，以保持加速度计始终沿三个轴向测定比力（比力 ：单位质量受到的位移加速度和重力加速度的代数和，即单位质量所受外力作用的代数和），三个轴始终指向东北天方向。在这三个轴上分别安装用来测量载体沿东西方向的比力加速度的加速计，由惯导系统基本方程可解得载体沿东北天三个方向上的速度:
（2.1.1）
式中， 为地球自转角速度； 为加速度重力向量。
载体在地球上的位置可以通过纬度 、经度 和高度 对速度积分，得到载体的瞬时位置，即:
（2.1.2）
其中(2.1-1)式中 ， 、 分别表示地球参考椭球的子午圈上的曲率半径和地球参考椭球卯酉圈上的曲率半径。