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惯性导航与卫星定位组合的奇迹

作者:admin  更新时间:2017-07-21
对军事感兴趣的朋友肯定知道飞行器的定位是最大的难题,比如常用的GPS导航,如果在飞行期间受到干扰,会造成很大的误差,如果能减少这个误差,飞行器的定位会越来越精准,于是出现了惯性导航,优势互补,经过一套运算法则,加强了定位能力。
惯性导航与卫星定位组合的奇迹
  惯性导航与卫星定位INS/GPS组合导航系统用于武器制导,能充分发挥两者各自优势并取长补短,利用GPS的长期稳定性与适中精度,来弥补INS的误差随时间传播或增大的缺点,利用INS的短期高精度来弥补GPS接收机在受干扰时误差增大或遮挡时丢失信号等的缺点,进一步突出捷联式惯性导航系统结构简单、可靠性高、体积孝重量轻、造价低的优势,并借助惯导系统的姿态信息和角速度信息,提高GPS接收机天的定操纵性能,使之快速捕获或重新捕获GPS卫星信号,同时借助GPS连续提供的高精度位置信息和速度信息,估计并校正惯导系统的位置误差、速度误差和系统其它误差参数实对其空中传递对准和标定,从而可放宽对其精度提出的要求,使得整个组合制导系统达到最优化,具有很高的效费比。
  惯性导航与卫星定位两者组合的关键器件是作为两者的接口并起数据融合作用的卡尔曼滤波器。卡尔曼滤波技术是由R.C.卡尔曼和R.S.布西于20世纪60年代初期,为满足应用高速数字式计算机进行人造地球卫星轨道和导航等计算要求,而提出的一类新的,性滤波的模型和方法,通称为卡尔曼滤波。
  采用卡尔曼滤波器,可以将惯导系统的误差、陀螺的随机漂移、加速度计的误差,作为状态变量列出离散化的状态方程,建立描述系统的统计数学模型,然后用该状态方程和测量方程共同描述卫星定位/惯性导航,GPS/INS组合系统的动态特性,由滤波方程经数据处理,给出系统状态变量的最优估值,控制器根据这些误差的最优估值对惯导系统进行校正综合,使组合系统的导航定位误差为最校由于卡尔曼滤波器是一种具有无偏性的递推,性最小方差估计,即其估计误差的均值或其数学期望为零,因此惯性导航与卫星定位组合系统是最优的组合制导系统。GPS/INS组合的方式,按卡尔曼滤波器的配置,分为两种,松耦合,亦称串行耦合,即两者各有1个卡尔曼滤波器。紧耦合即两者共用1个卡尔曼滤波器。两种组合方式各有优缺点从精度着眼通常采用紧耦合方式。
  惯性导航与卫星定位组合制导主要关键技术为GPS接收机技术,主要是高效、低成本的器件技术。INS技术,包括各种新型惯性传感器技术,如激光陀螺、光纤陀螺、半球谐振陀螺以及各种微机电制造技术等。
  惯性导航与卫星定位耦合技术,包括卡尔曼滤波配置、误差估值技术等。
  惯性导航与卫星定位的机载/弹载综合技术,包括机载/弹载GPS/INS的传递对准、GPS/INS的转换、对GPS瞄准与攻击、GPS/INS建模与精度分析等。
  GPS干扰与抗干扰技术,包括GPS接收机的干扰与抗干扰技术、加密与解密技术、精度补偿技术等。