1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

导航技术是一门多学科交叉而成的学科，在军用领域（如微型卫星、战术导弹、制导炸弹、鱼雷及飞控系统等）和民用领域（如大地测量、海洋开发、汽车驾驶、汽车防滑、安全气袋、油井钻探、摄影 录放设备、生物医学器械、各类机器人的运动控制等）均有着广泛的应用前景。进入九十年代后，与之 相关的各学科的最新技术有力地促进了导航技术的发展。随着科学技术的不断进步，现代导航系统的种类越来越多，如惯性导航系统（ins）、全球定位系统（gps）、多普勒测速系统（doppler），奥米加导航系统（omega）、罗兰系统（loran）、塔康系统（tacan），还有天文导航（cns）、 地形辅助系统（mm：mapping match）等，这些导航系统各有优缺点，精度和成本也大不相同。 随着微结构机械制造技术、纳米技术、集成光学芯片技术的发展，微小型固态惯性传感器（msis）正在得到日益广泛的重视和发展，也极大地拓宽了惯性技术的应用领域。与传统的机电惯性传感器相比，msis突出的优点是体积小、重量轻、成本低、功耗低、固态化，具有更大的动态范围，便于采用冗余容错技术，具有更高的可靠性等。目前，发展中的先进精确制导武器正大量采用这种微型msis组件。但是目前由msis组成的微小型惯性测量组合(mimu)其总体上精度不高，且定位误差随时间积累，因此难以完成精度较高的长时间导航任务。全球定位系统（gps）是一种高精度的全球三维实时的卫星导航系统，定位误差不随时间积累，已 在军民领域获得了广泛应用。但是 gps 的不足之处在于它的自主性差，容易受到干扰，数据更新频率低，单独使用时难以满足高速、实时导航的要求。要使导航系统性能得到提高，仅靠提高单一导航系统的精度，不仅在技术上难度很大，而且无法满 足高精度、低成本、体积小等多方面的要求。msins 与 gps构成的组合导航系统可以克服两者单独工作的缺点，两者相互取长补短；gps可以作为msins强有力的外部修正信息源，而msins可以提高gps的跟踪和抗干扰能力，两者组合可完成较高精度的长期导航任务，并且它们都具有体积小和成本低 的优点，因此组合后的导航系统可以满足灵巧、廉价的战术导航要求。本课题以小型制导炸弹等领域为预研应用目标，首先设计基于 dsp 的小型化、低成本分布式 msins/gps 组合导

航系统，然后以其为平台开展多传感器数据融合技术的应用研究。寻求快速有效、容错性好和估计精度高的信息融合算法，力求在工程应用中取得新的进展，并将其应用到基于 dsp 的 msins/gps 组合导航计算机系统当中，以验证算法的有效性和可行性。

本次设计介绍了一种低成本微小型惯性测量组件（intertial measurement unit,imu）和双天线gps构成的组合定位定向系统。本课题以gps接收机位置速度和惯性测量单元imu测得的位置速度相减的差值输入到滤波器中，估计imu的误差并进行校正，实现对移动机器人位置、速度和姿式估计的组合导航模式的输出，介绍了gps/imu组合系统的设计方案及系统的硬件和软件设计,并给出了实验结果。该组合系统将来安装于机器人小车后,不仅可以提高定位精度,而且在采样率、可靠性等方面比单独采用gps定位的方法更有优势。单独的gps或 dr均不能很好地提供车辆导航所需的精确、连续、 可靠的定位信息。但如果将上述两种系统构成组合导航系统,既可以很好地解决短时间内gps卫星信号丢失的问题,又可以避免dr系统误差随时间积累的问题,从而有效地实现车辆的导航定位圈。文中采用惯性测量装置（imu）来取代dr系统,即有imu/gps构成imu/gps组合导航定位系统。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、研究的主要问题

本课题主要研究的是通过gps接收机位置速度和惯性测量单元imu测得的位置速度相减的差值输入到滤波器中，估计imu的误差并进行校正，实现对移动机器小车位置、速度和姿估计的组合导航模式的输出，完成基于gps/imu的组合导航定位系统的设计方案及系统的硬件设计。但是误差会随着时间累积，gps可以很好地跟踪载体运动，但抗干扰性较差，导航参数更新较慢，且陀螺漂移和时间延迟是影响导航精度的重要因素，对其估值的准确程度影响导航的精度，这是研究院奥解决的问题。

二、研究方法及措施