北航惯性导航综合实验五实验报告.docx

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1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和基本工作原理;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2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,启动实验系统。2)捷联惯导/GPS组合导航实验①进入捷联惯导初始对准状态,记录IMU的原始输出,注意5分钟内严禁移动实验车和IMU;②实验系统经过5分钟初始对准之后,进入导航状态;③移动实验车,按设计实验路线行驶;④利用监控计算机中的导航软件进行导航解算,并显示导航结果。五、实验结果及分析(一)理论推导捷联惯导短时段( 1分钟)位置误差,并用 1分钟惯导实验数据验证。1、一分钟惯导位置误差理论推导:短时段内(t<5min),忽略地球自转 ie 0,运动轨迹近似为平面 1/R 0,此时的位置误差分析可简化为:(1)t2加速度计零偏引起的位置误差:(2)失准角0引起的误差:(3)gt3陀螺漂移引起的误差:、一分钟惯导实验数据验证结果:(1)纯惯导解算 1min的位置及位置误差图:-1-2--5-(2)纯惯导解算 1min的速度及速度误差图:4Vx500s/m-50-1000 1000 2000 3000 4000 5000 -/-----:纯惯导解算短时间内精度很高, 1min 的惯导解算的北向最大位移误差-,东向最大位移误差 -,可见实验数据所得位置误差与理论推导的位置误差在同一数量级,结果不完全相同是因为理论推导时做了大量简化,而且实验时视 GPS为真实值也会带来误差;另外,可见 1min内纯惯导解算的东向速度最大误差 -,北向速度最大误差-。(二)选取IMU前5分钟数据进行对准实验。 将初始对准结果作为初值完成 1小时捷联惯导和组合导航解算,对比 1小时捷联惯导和组合导航结果。51、5minIMU 数据的解析粗对准结果:- - - - - =[ - ]2、5minIMU 数据的Kalman滤波精对准结果:航向角220度X:+04Y:---=*pi/180;theta=-*pi/180;gama=*pi/180;x10-4北向速度误差-3x1