根据本讲组合导航主要包括惯性导航

惯性导航与组合导航

惯性导航与组合导航

论 文

科任老师：

姓名： 学号： 完成日期：

1

惯性导航与组合导航

摘要：

所谓惯性导航就是利用载体上安装的陀螺和加速度计测量到的载体相对惯性空间的角速度信息和比力信息，通过解算常微分方程组，得到载体在导航坐标系中的位置、速度、姿态和时间信息。在捷联式惯性导航中光学陀螺是我们时常用到的一种惯性器件，光学陀螺又包括激光陀螺、光纤陀螺等等。我们利用陀螺和加速度计得到数据信息，再依靠导航算法对这些数据进行处理，本文主要提到的算法有方向余弦法、欧拉角法、四元素算法以及常用于组合导航系统数据融合的卡尔曼滤波算法。

关键字：

捷联惯性导航、光学陀螺、导航算法、卡尔曼滤波算法

2

惯性导航与组合导航

目录

摘要

一． 陀螺仪的力学特性 ………………………….………….5

1．陀螺仪的进动性 ………………………….………………5 （1）进动性的定义 ……………………………….……….5 （2）进动性的规律 ……………………………….……….5 （3）进动性的应用 ……………………………….…

惯性导航与组合导航

惯性导航与组合导航

论 文

科任老师：

姓名： 学号： 完成日期：

1

惯性导航与组合导航

摘要：

所谓惯性导航就是利用载体上安装的陀螺和加速度计测量到的载体相对惯性空间的角速度信息和比力信息，通过解算常微分方程组，得到载体在导航坐标系中的位置、速度、姿态和时间信息。在捷联式惯性导航中光学陀螺是我们时常用到的一种惯性器件，光学陀螺又包括激光陀螺、光纤陀螺等等。我们利用陀螺和加速度计得到数据信息，再依靠导航算法对这些数据进行处理，本文主要提到的算法有方向余弦法、欧拉角法、四元素算法以及常用于组合导航系统数据融合的卡尔曼滤波算法。

关键字：

捷联惯性导航、光学陀螺、导航算法、卡尔曼滤波算法

2

惯性导航与组合导航

目录

摘要

一． 陀螺仪的力学特性 ………………………….………….5

1．陀螺仪的进动性 ………………………….………………5 （1）进动性的定义 ……………………………….……….5 （2）进动性的规律 ……………………………….……….5 （3）进动性的应用 ……………………………….…

内 容

1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、

简介 目标 系统描述

全面的系统综合程序 导航方程机动化 卡尔曼滤波 任务目标 系统设计与仿真 仪器校准

10、 后期任务评估 11、 将来趋势 12、 设备需求 13、 个人需求 14、 时间表

1、简介

惯性导航系统（INS）始于第二次世界大战。它最初是由Dr. Robert Goddard 为ICBM 设计而成。INS主要用于测量位置、速度和姿态，测量车辆的加速度和角速度。如果知道了位置、速度和姿态参数，车辆就能被引导。在过去的60年里，INS技术发展非常迅速。在系统方面：为了最小化运动机械部件，它由万向架系统发展到捷联系统。在仪器方面：由机械陀螺发展到激光陀螺，再发展为光纤陀螺。系统和仪器发展的目的可以归结为下面几个方面：价格、体积、重量、精度和可靠性。

· 为了最优化应用，系统需要特殊设计

· 为了将资源减到最小，需要建立设计程序和数据库

2、目标

? 完整的INS/GPS系统

·光纤陀螺 ·加速计

·GPS（C/A码） ·高度计 ·雷达

? 为航空测量和SAR应用进行特殊的用户化结构设计

? 系统设计和结构紧密相关，例如：常规的飞机

电子世界

维普资讯

及集团军作战和多兵种立体化战争就少不了它们=

一

个系统，对于地形复杂的山区车辆导航都会受到严重的限

组合导航任何单一的导航系统，由于受到各自赖以工作的物理规律的限制，不能完全满足越来越多和越来越高的要求，任何改进都有一定的限度，欲要进一步改进就十分困难 .甚至不可能。 为此，必须另辟蹊径，于是出现了组台导航，而且现在巳步^智能化，即具有在动态的不确定环境中自动完成预定任务的能力。环境变化包括各子系统的故障、损坏与天气、障碍物和军事威胁等。为此 .组台导航系统采用了大量新技术，如自诸 适应卡尔曼滤波技术、神经网络故障诊晰技术、余度结构和余度管理技术及多传感器误差补偿技术等。 组台导航系统就是利用几个导航系统所提供的信息，通过综台处理获得最佳导航信息的_种系统。组合导航系统首一先是能够有效地利用各子系统的信息，取其长而补其短。这

制。G S系统对卫星可见性有一定的要求， P山区地形对信号的遮挡使信号可利用率降低。罗兰 C系统也因复杂地形造成信号衰减和相位畸变，难保证山区的车辆定位。

为了改善山区车辆导航效果，19 9 2年 5月曾在加拿大Bis ou i南部山区进行了 G S罗兰 C组台系统的应用 ri C l a th mb P/试

《导航技术基础》课程论文

惯性导航技术发展综述

学号：XXXXXXX ，姓名：XXX

摘要：本文针对惯性导航系统，阐述了惯性导航的发展历程，并对惯性导航系统的原理进行了简要的说明。同时，介绍了惯性导航系统中常用仪表的发展历史，以及惯性导航系统目前的发展趋势。 关键词：惯性导航系统、常用仪表、发展 一. 引言

在各类导航系统中，惯性导航系统被认为是最重要的一种导航系统。惯性导航是以测量运动体加速度为基础的导航定位方法，测量到的加速度经过一次积分可以得到运动速度，经过二次积分可以得到运动距离，从而给出运动体的瞬时速度和位置数据。这种不依赖外界信息，只靠载体自身的惯性测量来完成导航任务的技术也叫自主式导航。而惯性导航系统则是一种利用惯性敏感器件、基准方向及最初的位置信息来确定运载体在惯性空间中的位置、方向和速度的自主式导航系统，有时也简称为惯导。

由于惯导具有高度的自主性、隐蔽性以及信息的完备性等特点，随着国民经济建设与国防建设的发展，应用日益广泛。目前惯性导航不仅应用于军事、工程和科学研究等领域，而且已扩展到民用领域，如石油钻井、大地测量、移动机器人等系统中。随着现代科技的发展，惯性导航系统技术也得到了一些新的发展，如捷联式惯性导航系统、惯性导

1 绪论

随着计算机和微电子技术的迅猛发展，利用计算机的强大解算和控制功能

代替机电稳定系统成为可能。于是，一种新型惯导系统--捷联惯导系统从20世纪60年代初开始发展起来，尤其在1969年，捷联惯导系统作为\阿波罗\号登月飞船的应急备份装置，在其服务舱发生爆炸时将飞船成功地引导到返回地球的轨道上时起到了决定性作用，成为捷联式惯导系统发展中的一个里程碑。 捷联式惯性导航(strap-down inertial navigation) ，捷联（strap-down）的英语原义是“捆绑”的意思。因此捷联式惯性导航也就是将惯性测量元件（陀螺仪和加速度计）直接装在飞行器、舰艇、导弹等需要诸如姿态、速度、航向等导航信息的主体上，用计算机把测量信号变换为导航参数的一种导航技术。现代电子计算机技术的迅速发展为捷联式惯性导航系统创造了条件。惯性导航系统是利用惯性敏感器、基准方向及最初的位置信息来确定运载体的方位、位置和速度的自主式航位推算导航系统。在工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰破坏。它完全是依靠载体自身设备独立自主地进行导航，它与外界不发生任何光、声、磁、电的联系，从而实现了与外界条件隔

北航惯性导航综合实验五实验报告

惯性导航技术综合实验

实验五惯性基组合导航及应用技术实验

北航惯性导航综合实验五实验报告

惯性/卫星组合导航系统车载实验

一、实验目的

①掌握捷联惯导/GPS组合导航系统的构成与基本工作原理;

②掌握采用卡尔曼滤波方法进行捷联惯导/GPS组合的基本原理;

③掌握捷联惯导/GPS组合导航系统静态性能;

④掌握动态情况下捷联惯导/GPS组合导航系统的性能。

二、实验内容

①复习卡尔曼滤波的基本原理(参考《卡尔曼滤波与组合导航原理》第二、五章);

②复习捷联惯导/GPS组合导航系统的基本工作原理(参考以光衢编著的《惯性导航原理》第七章);

三、实验系统组成

①捷联惯导/GPS组合导航实验系统一套;

②监控计算机一台。

③差分

GPS接收机一套;

④实验车一辆;

⑤车载大理石平台;

⑥车载电源系统。

四、实验内容

1) 实验准备

①将IMU紧固在车载大理石减振平台上,确认IMU的安装基准面紧靠实验平台;

②将IMU与导航计算机、导航计算机与车载电源、导航计算机与监控计算机、GPS接收机与导航计算机、GPS天线与GPS接收机、GPS接收机与GPS电

北航惯性导航综合实验五实验报告

池之间的连接线正确连接;

③ 打开GPS 接收机电源,确认可以接收到4颗以上卫星;

④ 打开电源

2017-2018年惯性导航竞争格局咨询

报告

2017年9月出版

1

正文目录

1、惯性导航概述 ............................................................................................................. 4 1.1、惯性导航定义 .......................................................................................................... 4 1.2、惯性导航工作原理 .................................................................................................. 5 1.3、惯性导航系统分类 .................................................................................................. 6 2、惯性器件 ...........

低成本GPSDR容错组合导航系统设计

第１８卷第４期２０１０年８月

文章编号：１００５ ６７３４（２０１０）０４ ０４５５ ０７

中国惯性技术学报

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＩｎｅｎｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

Ｖ，０１．１８ＮＯ．４Ａｕｇ．２０１０

低成本ＧＰＳ／ＤＲ容错组合导航系统设计

张强，孙尧，万磊，夏全喜

（哈尔滨工程大学自动化学院水下机器人技术国防科技重点实验室，哈尔滨１５０００１）

摘要：ＧＰＳ信号易受建筑物或树木遮蔽，而低成本的ＭＥＭＳ惯性元件随机漂移大，性能随温度急剧变化，采用

一般的Ｋａｌｍａｎ滤波器融合ＧＰＳ和低成本ＭＥＭＳ惯性元件信号，构成ＧＰＳ／ＤＲ组合导航系统很难满足导航系统的容错和精度要求．幸目Ｉ－ｘ＠ＧＰＳ和ＭＥＭＳ惯性元件构成的低成本６ＰＳ／ＤＲ组合导航系统，设计了容错ｕｌ【Ｆ／ｘＦ联邦ｇａＩｍａｎ滤波算法，提高了组合导航系统的定位精度和抗干扰能力；针对ＭＥＭＳ惯性元件随机漂移大的缺点，采用零偏

试探消减算法，抑制了ＭＥＭＳ惯性元件的随机零漂，提高了ＭＥＭＳ惯性元件的精度．仿真结果表明，基于该算法的ＧＰＳ／ＤＲ组合导航系统的定位精度高，抗干扰能力强，在ＧＰＳ信号中断的情况下导航系统仍可在短时间内保持较高的定位精度．

关键词：组合

惯性导航

四川大学

硕士学位论文

车载GPS/DR组合导航卡尔曼滤波算法研究

姓名：李延社

申请学位级别：硕士

专业：信号与信息处理

指导教师：王忠

20060420

惯性导航

四川大学硕士学位论文

车载ＧＰＳ／ＤＲ组合导航卡尔曼滤波算法研究

信号与信息处理专业

研究生李延社指导教师王忠

本论文的工作主要分为三大部分：第一是对全球定位系统（ＧＰＳ）的信号

进行标准的卡尔曼滤波，第二是对航位推算（ＤＲ）的信号进行扩展的卡尔曼滤波，第三是将二者的信息进行融合。

ＧＰＳ是随现代科学技术的迅速发展而建立的新一代精密卫星定位系统。

ＧＰＳ由于其全球性、全天候以及连续实时三维定位等特点，已经在军事和民用事业领域方面得到了广泛的发展。近年来，ＧＰＳ定位技术在应用基础的研究、新领域的拓展方面都得到了迅速发展，使定位和导航技术进入了一个崭新的时代。同时人们对定位精度要求也越来越高，但是由于ＧＰＳ定位包含许多误差源，定位精度受到影响，利用传统的方法很难将其消除掉。消除ＧＰＳ定位的随机误差的重要方法之一是ＧＰＳ动态滤波方法，即利用滤波器消除各种随机误差，从而提高ＧＰＳ定位精度。经典的最优滤波包括：维纳滤波和卡尔曼滤波。由于维纳滤波采用频域法，作用受到限制；而卡尔曼滤波采用的是时域状态空间法，适合处