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1、密级：编号：!Q!QQ窆!Z挂林理工大学硕士研究生学位论文GPSINS电子罗盘组合导航系统的研究专 业：研究方向：研究生：指导教师：检测技术与自动化装置传感器技术与智能检测技术朱伟叶汉民教授论文起止日期：201 0年9月至2012年4月Research on GPSINSElectrical Compass IntegratedNavigation SystemMajor：Detection Technology and Automatic EquipmentDirection of Study：Senor Technology and Intelligent DetectionTechnol
2、ogyGraduate Student： Zhu WeiSupervisor：ProfHanmin YeCollege of Mechanical and Control EngineeringGuilin University of TechnologySeptember,20 1 0 to April，20 1 2研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书独创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提
3、供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者(签字)： 雍像签字日期： =i盖f五：4，!幺学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解(学校)有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权(学校)可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：杪f砗 中日导师签字：卅c签
4、字日J O月、月渺、y v r忙桂林理工大学硕士学位论文摘要论文以某航空遥感系统项目为背景，在分析了GPS和INS原理和误差模型，对基于卡尔曼滤波的GPS和INS组合导航系统深入的研究的基础上，针对低成本GPSINS组合导航系统存在输出姿态角精度不高，稳定性差的问题，研究了GPSINS仨维电子罗盘组合的导航系统方案，该方案可以提高组合系统导航参数的精度，相对于GPSINS组合的导航系统具有更高的可靠性和稳定性。目前低成本的GPSINS组合导航系统中，普通的单天线GPS不具有测量姿态功能，因此姿态角的输出只能依靠惯性导航系统通过解算姿态矩阵得到，然而由于惯性导航系统内部的陀螺仪存在漂移误差，长时
5、间工作情况下，姿态角误差会随时间积累导致精度下降。论文在对GPSINS组合导航系统的原理及卡尔曼滤波数据融合算法进行了深入研究的基础上，借鉴GPS辅助INS可以修正位置和速度导航信息提高参数精度的方法，考虑三维电子罗盘在三维姿态测量方面的优势，采用将三维电子罗盘加入到GPSINS组合导航系统中构成新的组合系统，通过三维电子罗盘辅助INS来修正姿态角的输出，同时消除了系统模型误差，提高了导航参数精度。通过MATLAB仿真软件平台，对GPSINS组合导航系统和GPSINS电子罗盘组合导航系统进行了建模及仿真实验。仿真结果表明，GPSINS电子罗盘组合导航系统不但能够提高姿态角精度，位置和速度的精度
6、也有不同程度的提高，相比GPSINS组合系统具有更高的稳定性和可靠性。关键字：组合导航，姿态角，三维电子罗盘，卡尔曼滤波，稳定性桂林理工大学硕士学位论文AbstractRegarding a aviation remote sensing system as background,a deep research for theGPSINS combinatorial system based on the galman filtering theory is discussed afteranalyzing the GPS and INS principle and error modelJu
7、st for improving the problem of theattitude Angle error arises from the Low cost inertial navigation system will easily accumulateOVer time，the navigation system combined of GPSINS3d electronic compass is builtThisscheme call improve the combined system on the precision of navigation parameters，and
8、italso has higher reliability and stability OVer the integrated GPSINS navigation systemAs for the lOW cost GPSINS combinatorial inertial navigation system，because thecommon single antenna GPS is lack of measuremem attitude functions，the attitude Angle isoutput after the single inertial navigation s
9、ystem deals、，inl the attitude matrixIt is a pity thatthe problem of the attitude Angle error easily accumulates over time will occur as a result ofthe fact there exists excursion error of internal gyroscope in the inertial navigation systemWhen the deep research on the principle of the GPSINS combin
10、atorial system and theKalman filtering data fusion algorithm is finished,a new idea that the three dimensionalelectronic compass can join in the GPSINS combinatorial system to a new combinationsystem is put forwardThe idea integrates the advantages of the method of GPS auxiliary INScorrecting the po
11、sition and speed navigation information to enhance the accuracy of theparameters and the superiority of the three dimensional electronic compass in the threedimensional attitude measuringAs a result,not only is the accuracy of the attitude Angleimproved but also the system error is removed through 3
12、d electronic compass assisting INS torevise the output of the attitude AngleThe modeling and simulation experiment of the integrated GPSINS navigation systemand the navigation system combined of GPSINS3d electronic compaSs are establishedCompared谢th the integrated GPSINS navigation system，the result
13、 reveals that not only canthe navigation system combined of GPSINS3d electronic compass enhance the accuracy ofthe attitude Angle，but also it can improve the precision of the position and speed on somedegreeIn a word,the navigation system combined of GPSINS3d electronic comp器s has theadvantage of st
14、ability and reliability of the integrated GPSINS navigation systemKeywords：integrated navigation,attitude angle，3d compaSs，Kalman filter，stabilityIIABSTRACT目录。第1章绪论。IIIl11课题背景及研究意义112 GPSINS组合系统发展概述1121全球定位系统1122惯性导航系统2123 GPS和INS组合的必要性及应用313国内外研究现状及发展趋势314论文研究的主要内容5第2章全球定位系统和惯性导航系统的原理 621导航定位常用坐标系及相互关系一6211常用坐标系定义6212主要坐标系间的转换关系722相关参数说明823全球定位系统原理及误差分析9231 GPS的组成9232 GPS测距定位的原理10233 GPS的误差分析及误差模型1224惯性导航系统原理14241惯性导航系统的基本原理14242捷联式惯性导航系统15243捷联惯导系统的数学模型编排16244惯性导航系统的误差分
