基于GPS的捷联惯导系统误差校正研究_徐梓峰

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０引言
捷联惯性导航系统（ＳｔｒａｏｗｎＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉａｔｉｏｎＳｓ－ｐ－ｄｇｙ，），，是一种自主式导航系统工作时不受外界干扰ｔｅｍＳＩＮＳ同时能提供比较完备的导航信息，而且又具有数据更新频率高和稳定性好的优点，因此在军事和航空航天领域有着不可替代的作用。但是捷联惯导系统也有突出的缺点，其核心部件陀螺仪存在漂移误差，使导航精度随时间的增长而降低，长时间工作，误差会超出允许范围。因此必须利用其它导航系统的信息
· ２５１８·
计算机测量与控制．２０１３．２１（９）ＣｏｍｕｔｅｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｃｏｎｔｒｏｌｐ
文献标识码：Ａ
算法、设计与应用

ＶＥ（ＶＮ＝－φＮｆＥ＋φ ＶＥ ·２ｓｉｎＬ＋ｔａｎＬ）－ δ ω ＥｉｅｆＵ＋δ ＲＮ＋ｈＶＮ δ
２ＶＵ２ＶＵＶＵＬ（２ＶＥｃｏｓＬ＋－δ －δ ω ｉｅＲＭ＋ｈＲＭ＋ｈ
安装在各个轴向上的陀螺仪和加速度计对各导航参量产生、（的误差也不尽相同，这里采用四阶龙格库塔法解式（１）２）来分析惯性器件对导航参量的影响。仿真条件为： ε ε ε Ｅ＝Ｎ＝Ｕ，，／（）（）（）０．０５ ° ｈ５ｅ５０００＝＝φＮ＝φ ＝Ｅ＝Ｅ＝－ｇ φ ＥＵ）＝δ ）＝０／２ ′，ＶＥ（０ＶＮ（０．０１ｍｓ。 δ 东向陀螺引起经度和方位角的常值误差，对其他导航参数产生振荡误差，图１只给出经度和方位角误差曲线，其他误差曲线成振荡型。北向陀螺和天向陀螺引起的系统误差相似，均产生经
，Ｌ，ＰＸｕＺｉｆｅｎｕＹａｎｅａｎＣｈｕｎｌｅｉｇｇ
（，Ａ，Ｘ ’ａ）ＣｏｌｌｅｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＮａｖｉａｔｉｏｎｉｒＦｏｒｃｅｅｎｉｎｅｅｒｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｎ１００７７，Ｃｈｉｎａ７ｇｇｇｇｙ
（）文章编号：１６７１５９８２０１３０９５１８４ＴＰ３０１－４－２－０中图分类号：
基于ＧＰＳ的捷联惯导系统误差校正研究
徐梓峰，卢艳娥，庞春雷
（）空军工程大学信息与导航学院，西安７１００７７
荡，频率为 ω ｓｉｎＬ，周期随纬度的变化而变化，纬度越低，ｉｅ周期越长，纬度越高，周期越短，特别的，在赤道上傅科频率
］４－５。为零，在两极傅科振荡为地球振荡［
ａｎＬＶＥＶＵ－ＶＥＶＮｔｈ＋Ｅ δ ２（ＲＮ＋ｈ）
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｒｒｏｒＥｍｅｎｄａｔｉｏｎｏｆＳｔｒａｏｗｎＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉａｔｉｏｎｐ－ｄｇＢａｓｅｄｏｎＧＰＳＳｓｔｅｍｙ
１捷联惯性导航系统的误差
惯性导航系统分为捷联惯导系统和平台惯导系统，二者主要区别在于前者用数学方式对平台进行构造，后者则采用物理方式，但是捷联惯导系统和平台惯导系统在本质上是相同的。
；。收稿日期：２０１３３６２０１３５０－０－０修回日期：－０－１）。基金项目：国家自然科学基金（６１２７３０４９，作者简介：徐梓峰（男，陕西西安人，硕士研究生，主要从事１９８９－）惯性导航、卫星导航方向的研究。，卢艳娥（女，湖北天门人，博士，副教授，主要从事卫星导航１９６３－）及信号处理、惯性导航方向的研究。
第９期
徐梓峰，等：基于ＧＰＳ的捷联惯导系统误差校正研究
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Ｌ［２ＶＵｓｉｎＬ＋ＶＮｃｏｓＬ）＋ δ ω ｉｅ（ＶＥＶＮ２ｓｅｃＬ］＋ＲＮ＋ｈ
］１－２。对惯导误差进行校正［
陀螺仪在捷联系统中起测量器件的作用，陀螺漂移引起的数学平台漂移率与陀螺漂移方向相反，刻度系数误差引起载体角速度测量误差，经姿态更新引入系统，捷联惯导系统误差还受载体加速度和角加速度的影响，其中陀螺仪的漂移误差对系统的影响是最大的。１．１捷联惯导系统的误差模型导航坐标系选取为东北天地理坐标系，不考虑刻度因子误
：，ＡｂｓｔｒａｃｔＳｔｒａ－ｄｏｗｎＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉａｔｉｏｎＳｓｔｅｍｅｒｒｏｒｏｖｅｒｔｉｍｅａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｅｓｔｏｉｎｃｒｅａｓｅａｎｄｅｖｅｎｔｕａｌｌｌｅａｄｓｔｏｎａｖｉａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅ．ｐｇｙｙｇ，ＩｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｃｃｏｒｄｉｎｔｏｔｈｅＳＩＮＳｅｒｒｏｒｅｕａｔｉｏｎｓｔｈｅｉｍａｃｔｏｆｔｈｅｍａｏｒｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｓｆｏｒＳＩＮＳａｎｄｅｒｒｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｚｅｄ．ｇｑｐｊｙＴｈｅｒｅａｔｅｒａｎａｌｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｅｒｒｏｒｓｈａｖｅａｉｍａｃｔｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｏｆｔｈｅｓｓｔｅｍ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｉｓｅｒｒｏｒｉｍａｃｔｏｎｔｈｅｓｓｔｅｍ，ｇｙｐｙｙｐｙｅｒｆｏｒｍ－ＳＩＮＳｅｒｒｏｒｉｓｃｏｒｒｅｃｔｅｄｗｉｔｈＧＰＳｎａｖｉａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈｏｕｈｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＧＰＳａｎｄＳＩＮＳｂＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐｇｇｙａｎｃｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｃｏｒｒｅｃｔｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆＳＩＮＳａｎｄｉｍｒｏｖｅｔｈｅｒｅｃｉ－ｙｙｐｐｓｉｏｎ．：；Ｇ；ｅ；ＫＫｅｗｏｒｄｓＳＩＮＳＰＳ；ｅｒｒｏｒａｎａｌｓｉｓｒｒｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｙｙ
摘要：捷联惯性导航系统的误差随着时间累积而不断增大，最终会导致导航失效；文章根据捷联惯导系统的误差方程，分析了捷联惯导系统的主要误差源对系统的影响及误差特性，说明各误差对系统的精度影响较大；为减小这种误差对导航系统的影响，通过卡尔曼滤波将ＧＰＳ与捷联惯导系统组合，用ＧＰＳ的导航信息对捷联惯导系统的误差来自百度文库行校正，并对其校正的性能进行了仿真，仿真结果说明该方法可以有效的校正捷联惯导系统的误差，提高系统的精度。；误差分析；误差校正；卡尔曼滤波关键词：捷联惯性导航；ＧＰＳ
ＶＥ２ＶＥ２ｔａｎＬ２）ｓｅｃＬ＋δ ｈ［２＋（ＲＮ＋ｈＲＮ＋ｈ）ＶＮＶＵ］＋Ｎ２（ＲＭ＋ｈ）ＶＥ）（ＶＥ ·２ｃｏｓＬ＋ＶＵ＝ φＮｆＥ－φ ＋ δ ω ＥｉｅｆＮ＋δ ＲＮ＋ｈＶＮ δ
３］：差和安装误差，捷联惯导的姿态误差方程为［
ＧＰＳ定位精度高，误差不随时间的增长而累积，可全天候的在全球范围内精确导航。因而可以用ＧＰＳ导航信息作为惯导的校正信息，使两者实现优势互补。
ＶＥ珔ｓｉｎＬ＋ｔａｎＬ）－ ω Ｅ＝φ Ｎ（ｉｅ φ ＲＮ＋ｈＶＥ） δ ＶＮＶＮｃｏｓＬ＋ｈ－＋δ ω ε Ｕ（ｉｅＥ２－ φ （ＲＮ＋ｈＲＭ＋ｈＲＭ＋ｈ）ＶＥＶＮ珔Ｎ＝－φ ｓｉｎＬ＋ｔａｎＬ）－φ － ω Ｅ（ｉｅＵ φ ＲＮ＋ｈＲＭ＋ｈＶＥＶＥ δ ＬｓｉｎＬ＋ｈ－δ δ ω ε ｉｅＮ２－（ＲＮ＋ｈＲＮ＋ｈ）ＶＥ）ＶＮ珔ｃｏｓＬ＋Ｌ（ｃｏｓＬ＋＋Ｕ－δ ω ω Ｕ＝φ Ｅ（ｉｅｉｅ φ ＲＮ＋ｈ φ ＲＭ＋ｈＶＥＶＥＶＥｔａｎＬ δ ２）ｓｅｃＬ＋ｔａｎＬ－δ ｈ ε Ｕ２－（ＲＮ＋ｈＲＮ＋ｈＲＮ＋ｈ）速度误差方程为：ＶＮｔａｎＬ－ＶＵＶＥ＝ φ ＶＥＶＮ（２ｓｉｎＬ＋＋δ δ ω ＵｉｅｆＮ－φＮｆＵ＋δ ＲＮ＋ｈＶＥＶＥｔａｎＬ）ＶＵ（２ｃｏｓＬ＋ｔａｎＬ）－δ ＋ ω ｉｅＲＮ＋ｈＲＮ＋ｈ