（中国航天科技集团公司第四研究院四〇一所，西安 710025）
摘要：捷联导航方案在自主导航系统中广泛应用。本文主要阐述了导航原理，导航方法设计，以及仿真设计原理和实现。利用仿真技术，进行捷联惯性组合导航系统模拟试验，验证了所设计的捷联惯性组合导航系统的可行性和有效性。
关键词：组合导航系统；组合导航方法；数据修正；仿真
1组合方案内容
1.1性能分析及组合导航原理
根据组合导航系统的使用要求，惯性/卫星组合导航系统可供选择的组合方式有简单组合模式、浅组合模式、深组合模式。简单组合模式是利用卫星导航系统提供的位置和速度直接重置惯性导航系统；浅组合模式是利用惯性导航系统和卫星导航系统输出的位置和速度信息的差值作为观测量，利用滤波器估计惯性导航系统的误差，并进行校正；深组合模式是惯性导航系统和卫星导航系统相互辅助和相互修正，实现协同超越。三种组合方式对比，简单组合模式能直接修正惯性导航系统的位置和速度，但无法修正姿态误差和惯性测量元件误差，浅组合模式能校正惯性导航系统的误差，但无法修正卫星导航系统的误差，不能彻底发挥二者的优势，深组合模式对惯性导航系统和卫星导航系统都有修正效果，但是工程实现难度较大，因此，组合模式选用简单组合模式。
组合导航系统定位误差在不考虑对准误差和姿态解算误差的情况下，加速度测量误差不能大于，但是，实际系统肯定存在对准误差和姿态解算误差，所以单一的惯性导航不能满足技术指标要求，必须与其他导航方式组合。
采用GNSS导航和捷联惯性导航的组合方式。其中GNSS导航具有定位精度高、导航误差不随时间积累、可全天时、全天候工作、难直接提供姿态信息、数据更新率低、易受电磁干扰等特点；惯性导航系统具有隐蔽性好、抗干扰能力强、短时精度高、导航信息完整和数据更新率高等特点。两种导航方式对比，捷联惯性导航系统能提供完整连续的导航参数，具有完全自主、短时精度高的优点。
捷联惯性导航系统解算出的速度、位置与GNSS提供的速度、位置之差作为卡尔曼滤波器的观测量，姿态误差、速度误差和位置误差作为卡尔曼滤波器的状态变量，估计出状态变量的最优估计值后，对捷联惯性导航系统进行校正。
1.2捷联惯性导航算法
组合导航系统的捷联导航算法包含姿态更新、速度更新和位置更新。算法设计时，利用四元数法将系统采集到的角速度实时算出姿态阵，进而求出载体的姿态角，对系统采集到的视加速度进行补偿和坐标转换，解算出速度
和位置
捷联导航算法原理见图1中虚线框内部分。
图1捷联导航算法原理框图
1.3组合导航方法
采用节所述的方法解算出载体当前速度和位置，与GNSS提供的速度和位置相减作为卡尔曼滤波器的观测量，姿态误差、速度误差和位置误差作为卡尔曼滤波器的状态变量，估计出姿态误差、速度误差和位置误差的最优估计值后，对捷联惯性导航系统进行校正。
2仿真
2.1仿真结果
仿真曲线见图2-3所示：
图2 角度曲线
图3速度曲线
3结论
本方法是主要是采用接收机接收到的卫星定位到的速度和位置与子惯导解算出的相应值的比较值做为量测值，通过滤波实时估计出姿态误差、速度误差和位置误差，通过修正来实现系统的组合导航。通过仿真，验证此方法的可行性和有效性。
参考文献
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[5]严恭敏,翁浚,白亮,亲永元.基于惯性参考系的动基座初始对准与定位导航.系统工程与电子技术.2011
论文作者:王欣 张龙飞 李锦龙 王丹 李晓菊
论文发表刊物:《知识-力量》2018年9月中
论文发表时间:2018/9/27
标签：组合论文; 误差论文; 导航系统论文; 惯性论文; 速度论文; 位置论文; 姿态论文; 《知识-力量》2018年9月中论文;