GPS辅助的车载自主定位定向系统研究
目录
摘要 (Ⅰ)
ABSTRACT (Ⅱ)
第1章绪论 (1)
1.1车载导航概述 (1)
1.2国内外发展现状 (2)
1.2.1 国外研究现状 (3)
1.2.2 国内研究现状 (4)
1.3论文研究的主要内容 (4)
第2章捷联导航更新算法 (6)
2.1坐标系的定义及其转换关系 (6)
2.1.1 坐标系的定义 (6)
2.1.2 坐标系之间变换关系 (7)
2.2姿态更新的等效旋转矢量法 (9)
2.2.1 等效旋转矢量法及多子样更新算法 (10)
2.2.2 锥运动环境下旋转矢量优化算法 (13)
2.3捷联惯导系统速度算法 (15)
2.3.1 捷联惯导系统速度更新方程 (15)
2.3.2 速度更新方程分析及划船效应四子样补偿算法 (16)
2.4位置更新算法 (18)
2.5小结 (19)
第3章惯性组合的标定 (20)
3.1加速度计标定原理 (20)
3.2陀螺仪标定 (22)
3.2.1 陀螺标定模型 (22)
3.2.2 刻度矩阵的标定 (23)
3.2.3 陀螺漂移标定原理 (24)
3.3捷联惯性组件标定试验 (25)
3.3.1 加速度计标定试验方案及试验结果 (25)
3.3.2 陀螺标定试验方案 (29)
IV
第4章捷联惯导系统初始罗经对准 (34)
4.1捷联罗经对准算法 (34)
4.2逆向算法 (38)
4.2.1 逆向捷联惯导算法 (39)
4.2.2 逆向罗经水平对准 (40)
4.3快速罗经对准算法 (41)
4.4静基座对准试验 (43)
4.5小结 (44)
第5章捷联导航的零速修正及GPS辅助设计 (46)
5.1惯导系统误差方程 (46)
5.2离散卡尔曼滤波的基本原理 (49)
5.3捷联惯性导航的零速修正 (51)
5.4GPS/SINS组合导航 (54)
5.5小结 (56)
第6章 GPS接收机软件编制及导航试验 (57)
6.1GNSS导航的数据采集 (57)
6.1.1 NV-BD982接收机简介 (57)
6.1.2 GPS接收机输出信息格式简介 (59)
6.1.3 GPS接收机配置及配置包数据格式简介 (60)
6.1.4 GPS串口通讯的VC实现 (61)
6.2静态导航试验 (62)
6.3跑车试验 (65)
6.4小结 (67)
结论 (68)
参考文献 (69)
哈尔滨工业大学发表论文原创性声明及使用权限 (73)
致谢 (74)
V
第1章绪论
1.1 车载导航概述
车载自主定位定向系统服务于陆基导航，它在陆基载车运行中提供其所在位置的地理经纬度及高度、航向信息和姿态角的准确信息，引导载车行进，提供实时导航信息，可谓是陆基系统的双眼。各类车载定位定向系统目前广泛应用于各类载车，诸如坦克、导弹发射车、装甲战车等，具有重要发展前景和研发价值。
在军事上，车载自主定位定向系统已然成为坦克、装甲车等陆地战车以及各种战场管理系统的基准设备，为车载设备提供准确的位置、速度等信息，以备部队部署和实施精确打击。随着现代科技迅速发展，现代战争模式已然不再是先前的大兵团集群化作战，而是高度信息化作战体系。经由各类信息综合实现精确作战，精确化已成为各军事强国竞相追逐的发展目标。精确信息的获取不仅成为联合作战制胜的重要砝码，更成为信息化战争必争之高地。车载导航系统的精度执陆战精确化之牛耳，在现代化陆地战争中，导航系统起着关键性作用，高精度的陆基导航系统有助于增强陆地战车的机动能力和定位打击精度，提升信息时代的作战能力[1]。
随着光学陀螺日新月异及嵌入式技术的崛起蓬勃，导航系统机械光电综合式逐步取代了机械式，捷联式导航大有取代平台式导航之势，从单一类型导航系统扩展到多信息源广泛融合的组合式导航架构。陆地导航系统，不仅可以根据应用领域的不同而分类，亦可以区别于实现技术方案的不同，还可以依据系统的导航精度划分[2]。
1.按技术方案分类
各类陆基导航系统种类繁多，因应用场合、技术方案各有不同，可大致分为
(1)平台式惯性测量系统
高精度陀螺和加速度计组成三轴平台惯导系统，应用零速修正技术等误差修正技术，抑制导航位置误差的发散。系统水平定位误差一般在10m以下，是高精度、自主系统[2]。
(2)航向保持机构加里程计
该方案应用双轴平台机构，跟踪所在位置水平坐标平面。航向保持采用捷
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