北航惯性导航综合实验五实验报告汇编.doc

1 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 2 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 3 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 0 ie??, 运动轨迹近似为平面 1/ 0 R?, 此时的位置误差分析可简化为: (1 ) 加速度计零偏?引起的位置误差: 2 tx??? ? m (2 ) 失准角 0?引起的误差: 202 2 g t x ??? ? m (3 ) 陀螺漂移?引起的误差: 6 g t x ??? ? m 可得 1min 后的位置误差值 1 2 3 x x x x ? ???? ??? 2 、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: 4 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -3 -2 -1 0 1 北向位移误差 0. 01s m 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -10 -5 0 5 东向位移误差 0. 01s m(2 )纯惯导解算 1min 的速度及速度误差图: 5 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -100 -50 0 50 V x 0. 01s m / s 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 20 40 60 80 V y 0. 01s m / s 纯惯导解算 GP S 理论真值 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -0. 4 -0. 3 -0. 2 -0. 1 0 V x 误差 0. 01s m / s 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -0. 1 -0. 05 0 0. 05 0. 1 V y 误差 0. 01s m / s 实验结果分析: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。 6 1、 5minIMU 数据的解析粗对准结果: - - - - - ? ?? ??? ??