卫星导航GlobalNavigationSatelliteSystem第八章船用惯性导航系统与GPS的组合本章内容安排概述船用惯性导航系统卡尔曼滤波器GPS/INS组合导航双差分GPS/INS组合导航系统推算船位与GPS的组合概述惯性导航系统(INS):优点:完全自主的导航可提供多种导航信息缺点:精度逐渐降低。初始对准时间长卫星导航系统(GPS):优点:定位精度高精度不随时间变化缺点:卫星信号不易捕获和跟踪抗干扰能力差易产生周跳因而被认为是目前导航领域和大地测量领域最理想的组合方式。GPS系统与惯导系统具有互补的特点概述GPS/INS组合对改善系统精度有利GPS/INS组合加强系统的抗干扰能力惯导系统提高GPS接收机的跟踪能力解决周跳问题组合系统将降低对惯导系统的要求组合导航优点船用惯性导航系统船用平台式惯性导航系统一般采用水平指北方案。由陀螺仪(三个单自由或二个双自由)构成稳定平台,跟踪并稳定在当地地理坐标系内。在惯性平台上安装两个敏感轴互相垂直、分别沿东西向和南北向放置的加速度计,用以测量这两个方向的加速度信息。船用惯性导航系统加速度计测量的是比力,即载体惯性力与地球引力之差:表示从惯性坐标系i到地理坐标系n的方向余弦矩阵,以下类同;r为载体的地心位置矢量;G为地球引力。地理坐标系内的速度及加速度:则:及分别代表载体运动的哥氏加速度项和离心加速度项;为地球引力与离心力之差,即重力。船用惯性导航系统考虑在地球表面运动的船舶,忽略垂直速度得到一次积分:第二次积分:、、分别表示速度矢量、纬度及经度的初始值。船用惯性导航系统船用捷联式惯导系统捷联式惯性导航系统就是将惯性敏感元件直接安装在运载体上,不再需要稳定平台和常平架结构的惯导系统。它通过计算机内的姿态矩阵实时解析计算,起到“数学解析平台”的作用,把惯性导航系统中加速度计测量到的比力信息,转换到导航动参考坐标系,并从姿态矩阵的有关元素中提取舰船的姿态角(艏向角、横摇角和纵摇角)。船用惯性导航系统船用惯性导航系统误差方程的推导平台姿态误差方程陀螺漂移在地理坐标系的投影:平台惯导:捷联惯导:船体坐标系到地理坐标系的方向余弦阵:
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