INSGPS组合导航系统仿真分析

GPS与惯性导航系统的组合定位方法与精度评定

GPS与惯性导航系统的组合定位方法与精度评定GPS（全球定位系统）和惯性导航系统（INS）都是现代导航领域中常用的定位技术。

然而，它们各自都存在一些限制，譬如GPS在城市峡谷地区存在信号遮挡问题，而INS则容易产生漂移误差。

为了克服这些限制，研究人员发现将GPS和INS通过组合定位方法结合使用，可以提供更准确和可靠的定位结果。

首先，我们来了解GPS定位技术。

GPS系统是由一组卫星和接收器组成的，工作原理是通过测量接收器和卫星之间的距离来确定接收器的位置。

然而，由于地面建筑物和天气条件的限制，GPS的定位精度可能受到一定的影响。

特别是在高楼大厦聚集的城市地区，建筑物会遮挡卫星信号，导致定位误差增加。

此外，恶劣天气条件如大雨、大雪等也会对GPS信号产生干扰，进一步降低了定位的准确性。

然而，惯性导航系统可以弥补GPS的不足之处。

INS由加速度计和陀螺仪等传感器组成，可以通过测量加速度和角速度来推断航向和位移。

与GPS不同，INS并不依赖于外部信号，因此不受天气和建筑物遮挡的影响。

然而，INS在使用时间越长，误差也会越来越大。

这是由于惯性传感器的漂移问题导致的。

因此，INS的定位结果并不是完全可靠的。

为了充分利用GPS和INS的优势，研究人员提出了一种组合定位方法，即将两者的定位结果进行融合。

这种方法通过使用卡尔曼滤波（Kalman Filter）算法来整合GPS和INS的信息。

卡尔曼滤波是一种数学算法，能够根据系统的动态模型和不确定性信息，进行估计和修正。

在组合定位中，卡尔曼滤波可以将GPS和INS的定位结果进行加权融合，从而得到更精确的定位值。

组合定位的过程可以简单描述为以下几个步骤：首先，根据GPS接收器的测量值，计算出当前位置的估计值。

然后，根据INS的测量值，根据运动方程和初始条件推断位置和速度的改变量。

接着，根据两种传感器的测量精度和不确定性信息，使用卡尔曼滤波算法来融合GPS和INS的定位结果。

GPS／INS超紧组合系统综述

GPS／INS超紧组合系统综述作者：王君帅王新龙来源：《航空兵器》2013年第04期摘要：介绍了GPS/INS超紧组合系统的概念，按照结构与信息处理方式的不同将超紧组合系统分为INS辅助GPS超紧组合、相关深组合和非相关深组合三种模式，在给出不同模式超紧组合系统结构的基础上对比分析了各自的特点，综述了GPS/INS超紧组合系统的国内外发展现状，指出超紧组合系统的关键技术与未来的发展方向。

关键词：组合导航；GPS/INS；超紧组合中图分类号：V249.32+8 文献标识码：A 文章编号：1673-5048（2013）04-0025-06SurveyofGPS/INSUltraTightIntegratedNavigationSystemWANGJunshuai，WANGXinlong（SchoolofAstronautics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China）Abstract：TheconceptionofultratightintegratedGPS/INSnavigationsystemisintroduced.Accordingtothevariationof architecturesandinformationprocessingmethods，theultratightGPS/INSintegratednavigationsystemcanbeclassifiedintothreemodes，whichareINSaidedultratightintegration，coherentdeepintegrationandnoncoherentdeepintegration.Onthebasisofprovidingarchitecturesofdifferent ultratightintegrationmodes，theirfeaturesarecomparedandanalyzedrespectively.ThedevelopmentsofGPS/INSultratightintegrationath omeandabroadarereviewed，andthekeytechnologiesand futuredirectionsofultratightintegrationarepointed.Keywords：integratednavigation；GPS/INS；ultratightintegration0 引言在导航系统中，全球卫星导航系统（GPS）和惯性导航系统（INS）具有优势互补的特点，二者组合的GPS/INS组合导航系统能够克服各子系统的明显缺点，保证导航的连续性，提高导航性能。

组合导航调研报告

组合导航调研报告1. 引言在当今社会，导航系统已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

组合导航系统为用户提供了更精确、可靠的定位服务，极大地提高了导航的准确性和效率。

本调研报告旨在对组合导航系统进行研究和分析，从而深入了解其优势、应用领域和未来发展趋势。

2. 组合导航系统的定义组合导航系统是将多种定位技术结合在一起，通过算法和处理方法对各种导航信号进行融合和处理，最终得到更准确的位置信息和导航结果的系统。

常见的组合导航系统包括使用全球定位系统 (GPS)、惯性导航系统 (INS) 、地面测量系统等。

3. 组合导航系统的优势3.1 提高定位准确性：组合导航系统能够利用多种定位技术相互补充，从而减小误差并提高定位准确性。

3.2 增强导航可靠性：通过融合多种导航信号，组合导航系统能够满足各种工作环境下的导航需求，提高导航可靠性。

3.3 支持导航持续性：组合导航系统可以在信号中断或不可用的情况下，通过惯性导航系统等其他手段继续提供导航服务，增强了导航的连续性。

4. 组合导航系统的应用领域4.1 航空航天领域：组合导航系统在飞机、导弹等航空航天器的精确定位和导航中起到重要作用。

4.2 陆地和海洋领域：组合导航系统在汽车、船舶等交通工具定位导航领域广泛应用，提高了导航的准确性和可靠性。

4.3 无人系统领域：组合导航系统在无人机、无人车等领域的导航和自主飞行中有着重要的应用。

5. 组合导航系统的未来发展趋势5.1 融合更多导航技术：随着新一代导航技术的出现，组合导航系统将融合更多种类的导航技术，以进一步提高导航系统的准确性和可靠性。

5.2 精确动态建模：组合导航系统将更多地依赖精确的动态建模和环境模拟，以更好地处理动态环境下的导航问题。

5.3 人工智能应用：通过使用人工智能技术，组合导航系统能够更好地适应不同用户和环境的需求，提供更智能化的导航服务。

6. 结论组合导航系统以其准确性、可靠性和连续性的优势在各个领域得到广泛应用。

惯性导航系统(INS)与全球卫星定位系统(GPS)解析

惯性导航系统(INS 与全球卫星定位系统(GPS1摘要目前飞行器所使用的导航系统, 能适应全天候、全球性应用的确实不多。

传统无线电导航,如塔康(TACAN 等,在应用上存有很多的限制和不便之处。

而为改善此缺点, 一套不需要其它外来的辅助装置, 就可提供所有的导航资料, 让飞行员参考的惯性导航系统(Inertial Navigation System ,虽已被成功发展并广为应用, 但其在系统上的微量位置误差会随飞行时间的平方成正比累积, 因此长时间飞行会严重影响到导航精确度, 如果没有适当的修正, 位置误差在一个小时内会累积超过 300米。

另一套精密的导航系统 GPS , 其误差虽不会随时间改变, 但 GPS 并非万能, 有优点, 也有先天的缺陷, 它在测量高机动目标时容易脱锁并且会受到外在环境及电磁干扰,再者 GPS 短时间的相对误差量大于 INS ,若只依靠它来做导航或控制, 会造成相反效果。

所以在导航系统设计上, 常搭配惯性系统来使用,正巧 GPS 与 INS 有互补的作用,可经过一套运算法则,将两者优点保留, 去除缺点, 本文即针对两种导航系统特性进行探讨, 并利用卡尔曼滤波器法则完成简易测量数据关系推导,设计一套“GPS/INS组合式导航系统” 。

2前言早期舰船航行常利用“ 领航方法” 来决定载体的位置及方向, 观察陆地突出物, 来引导船身驶向某处目标。

随着飞行器的问世, 初期飞行也全凭借着飞行员对当时自我方向、距离、高度及速度的感觉来控制驾驶,执行起飞、落地及飞机转场等等动作。

这种控制载体由一个地方到另一个地方其间方向与距离指示的艺术, 就称之为“ 导航” (Navigation 。

然而仅仅依循着人为的导航方式,在天气良好条件下或周遭存有许多明显参考目标物时, 单纯凭目视来判断飞行并不困难; 但如果遇上天气条件不佳、能见度差、参考目标不存在活不明显时, 就得依靠飞行员的经验、技巧及运气来进行方位及位置的判别, 这无形中会造成飞行员的压力, 更会严重影响到飞行安全的诸多不确定因素。

GPS与INS的组合定位技术研究

I G I T C W技术研究Technology Study28DIGITCW2024.011 有关概念1.1 GPS系统的组成1.1.1 空间组成卫星在GPS 空间域的组成中起着至关重要的作用。

不同的卫星，其分工也不一样，如负责收集和传送资料的卫星，分为主星和辅星。

在实际工作中，由于收集任务的不同，卫星系统运行的轨道也是不同的。

目前，全球定位系统的卫星通过信息传输和图像采集等设备，可以实现无死角的全覆盖[1]。

1.1.2 地面控制组成主要是通过编码设置来实现对各种工作的要求。

其中，天线的正常工作是依靠电磁感应来实现的。

通过对卫星运行状态的监控，可以精确地对地，实现对地的精确定位。

1.1.3 用户设备用户设备的组成比较简单，可以根据接收到的信息，对系统进行分析和精确地计算，其中包括了信号接收IC 线、显像设备、功能设备等。

1.2 GPS定位原理GPS 卫星在正常工作时，可以收集到地表的各种数据，利用微机对其进行运算，然后将多颗卫星的测距结果综合汇总，把精确的数据传送至地表。

在接收基站接收到卫星数据后，将其加入3D 立体坐标中，根据雷达和卫星的时间差，需使用计算器进行一系列的计算，最后获得精确的坐标。

在运行中需要对收到的错误数据进行修正，然后将这些信息发送到人造卫星，用以校正，偏差控制在5米内。

同时，地理条件也会影响精度，造成定位误差较大。

为有效解决这些问题，需要运用计算机将相关的算法融合到测量中，以提高测量的精度[2]。

1.3 INS/GPS组合模式及其特性（1）松组合方式：将GPS 与惯性导航系统、速度信息相结合，由惯性导航系统与全球定位系统所得到的坐标与速率差，即为观测值。

以INS 为主要内容，当GPS 可工作的时候，GPS 的导航解可以被用作观测量输入信息的融合滤波器，利用扩展Kalman 滤波，对INS 的速度、位置、姿态以及传感器误差进行最优估计，并根据估计的结果对INS 进行输出或者反馈修正，从而让其维持高精度的导航。

无缝GPS／INS组合导航系统的设计与实现

ｏＰ／ＳｉｔｇａｅａｉａｉｙｔｄｒｎＰｕａｅ．ｈｌｏｉｍｄｐｅａｍｎｆｔｒｗｔｓｕｏａｇｎｓｕｏａｇｔｆＧＳＩｅｒｔｎｖｇｔｎｓｓｍｕｉｇＧＳｏｔｓＴｅａｇｒｈａｏｔｄＫｌａｉｅｉｐｅｄｒｎｅａｄｐｅｄｒｎｅｒｅＮｎｄｏｅｇｔｌｈａ
的无缝组合导航方法，当卫星数目不低于４颗时采用伪距，伪距率的卡尔曼滤波算法，一旦卫星数目少于４颗
时采用ＡＦＳ系统估计导航误差，ＮＩ抑制ＩＳ的误差积累，而实现无缝导航。动态车载实验表明，Ｎ从该方法切实可行，相对于传统的紧组合方法，有效地提高了组合导航系统的定位精度和抗干扰能力。
维普资讯
第３卷第１ｏ期
国防科技大学学报ＪＵＮＬＯ￣ＩＮＬＵＩＥＳＹＯＥＥＳＥＨＯＯＹＯＥＡＦＮＩＯＡＮＶＲＩＦＤＦＮＥＴＣＮＬ１Ｏ８３
ＡｂｔａｔＡｅｓＴｅｓｉｔｇａｅｎｖｇｔｎａｇｒｔｍｓｐｐｓｄｏａｉｆＡＮＦＳｉｒｅｏｅｈｎｅｔｅｐｒｏｍａｃｓｒｃ：ｎｗｅｄｓｎｅｒｔｄａｉａｏｌｏｉｉｈｗａｍｏｅｎｔｂｓｓｏｈｅＩｎｏｄｒｔｎａｃｈｅｒｎｅｆ
文章编号：０１４６２０）１０３６１０ —２８（０８０ —０８ —０
无缝ＧＰ／ＮＳ组合导航系统的设计与实现 ‘ ＳＩ
何晓峰，小平，康华胡唐

GNSSINS自适应智能组合导航算法

2、系统稳定性测试：通过动态场景模拟，检验GNSSINS算法在不同速度、震动条件下的稳定性。
3、实际应用测试：将GNSSINS算法应用于自动驾驶车辆，验证其在复杂环境中的实时导航性能。
实验结果分析
通过以上实验，我们得出以下结论：
1、GNSSINS算法在定位精度方面表现出色，尤其是在复杂环境和信号干扰条件下，其误差较单一GNSS、INS有明显降低。
在自适应滤波理论方面，传统的自适应滤波算法如LMS、RLS等已广泛应用于 GNSSINS组合导航系统中。这些算法能够根据信号特征自动调整滤波器参数，提高信号处理效果。然而，这些算法也存在一定的局限性，如对于非平稳信号的处理能力不足、容易受到噪声干扰等。
研究方法
为了解决上述问题，本次演示提出了一种基于扩展卡尔曼滤波（EKF）和自适应滤波的误差补偿方法。该方法首先利用EKF对非线性系统进行建模，实现对 INS误差的补偿；然后，采用自适应滤波算法对GNSS信号进行处理，提高信号质量。具体步骤如下：
本次演示研究了GNSSINS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展，提出了一种基于扩展卡尔曼滤波和自适应滤波的方法。该方法在实现误差补偿和信号处理方面均具有较好的性能，能够提高导航系统的精度和稳定性。然而，该方法仍存在一定的局限性，例如对于复杂环境下的非线性建模能力还有待进一步提高。未来研究可以针对这方面进行深入探讨，并尝试将其他先进技术引入到 GNSSINS组合导航领域中，以实现更好的导航性能。
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文献综述
GNSSINS深组合导航技术是一种将全球卫星导航系统（GNSS）和惯性导航系统（INS）进行深层次融合的导航技术。在已有的研究中，GNSSINS深组合导航技术主要分为松组合、紧组合和深组合三种模式。松组合模式主要通过卡尔曼滤波器进行数据融合，紧组合模式则通过共享 INS和 GNSS的测量信息进行组合，而深组合模式则将 INS和 GNSS的测量信息深入地融合在一起，以实现更高精度的导航。

六加速度计的GFSINS／GPS组合导航系统研究

惯导系统工作原理类似。陀螺制作工艺复杂，本较成高，且功耗大，以承受大的线加速度和角速度冲而难击。对于战术导弹、小型炮弹等来讲，无陀螺捷联惯导系统由于合弃了陀螺，具有体积小、能耗小、成本低、动态范围大、反应快、寿命长和可靠性高的优势，能够
导系统误差方程，利用卡尔曼滤波器组成了ＧＳＮＳＧＰ组合导航系统。ＦＩ／Ｓ经仿真验证，该组合导航系统可以有效抑制导航参
数发散。
关键词：无陀螺捷联惯导；误差方程；卡尔曼滤波；ＰＧＳ
中图分类号：２１６Ｖ４．２文献标识码：Ａ文章编号：０３２１２１）ｌ０４０１０７４（０１ｌ一０７５
通信与信息处理
ＣｏｍｍｕｃｔｏｄｌｆｒｔｏｎＰｒｅｓｎｎｉａｉｎａｎｎｏｍａｉｏｃｓｉ
自动化技术与应用２１０１年第３Ｏ卷第ｌ１期
六加速度计的ＧＦ／ＩＳＧＰＳＮＳ组合导航系统研究
ＲｅｅｒｈｏＳＩｓａｃｆＧＦＮＳ／ＧＰＳＩｔｇａｅｖｇｔｎＳｙｔｍｅｒｔｄＮａｉａｉｓｅｎｏ
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