北航惯性导航综合实验五实验报告.docx

1、北航惯性导航综合实验五实验报告仪器科学与光虹程学院SCBOOL OF lOUKENT SCIENCE IOPTO-ELECTIOIICS MEUNG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惯性/卫星组合导航系统车载实验、实验目得1掌握捷联惯导/ GPS组合导航系统得构成与基本工作原理;2掌握采用卡尔曼滤波方法进行捷联惯导/GPS组合得基本原理;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组合导航系统得性能。2.实验内容1复习卡尔曼滤波得基本原理（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组合导航系统得基本工作原理（参考以光衢编著

2、得惯性导航原理 第七章）;3.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。4.实验内容1）实验准备1将I MU紧固在车载大理石减掘平台上，确认I MU得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 池之间得连接线正确连接: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 进入捷联惯导初始对准状态记录IMU得原始

3、输出注意5分钟内严禁移 动实验车与IMU;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利用监控计算机中得导航软件进行导航解算，并显示导航结果。5.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I分钟惯导实验数据验证。分钟惯导位置误差理论推导:短时段内（v5min）.忽略地球自转，运动轨迹近似为平而，此时得位置误差分析可简化为:可得1 min后得位置误差值（1）纯惯导解算imin得位置及位置误差图:121.365121.36K 121.355121.35121.3451000200030000,01s400050006000北间位移谍S东

4、间位移谍S(2)纯惯导解算Imin得速度及速度误差图:vy8060I 4020纯tS导解算 GPS理论真值1000 2000 3000 4000 5000 60000,0ls实验结果分析:纯惯导解算短时间内精度很高，imin得惯导解算得北向最大位移误差2、 668m东向最大位移误差8、23 Im,可见实验数据所得位置误差与理论推导得位置误差在同 一数量级，结果不完全相同就是因为理论推导时做了大量简化,而且实验时视G P S为真实值 也会带来误差;另外，可见Imin内纯惯导解算得东向速度最大误差一0、2754m/S ,北向速度 最大误差0、0 8027m/s。（二）选取IMU前5分钟数据进行对准

5、实验。将初始对准结果作为初值完成1小时捷联惯导与组合导航解算，对比1小时捷联惯导与组合导航结果。1、5m i nIMU数据得解析粗对准结果:2、5minIMU数据得K a Im a n滤波精对准结果:220L.i _rrf- X： 2797e+04 Y： 220r r r r：00.511.5 Ocn秒 俯仰角2253X 101一一I一 -* 1I- -二rrrr00.511.5Ocn秒 權滚角2253X 10 *1I1、 I* .rrrrr00.511.5 001秒2253X 10219.508翅090.8證060.4xio北何連谍S001秒 X Mxw，东伺連S课Sxg北间SS谟S方SS2

6、 30.500秒 X曲X10东间連S谟S方S001秒X 100.52 3xio 北ra*准ftxio北ra*准角方s 32.52g 砂 X 10-xio 东ra*准ft0.01 抄 X wxio 天ra*准ft32.50 5秒 X 10xio东ra*准角方s5 0一 一3.2EK 3. I5 2.80 1 20 5秒 X 10X1O天同*角方S0.01 抄X 10X 1000.511.5 2 2533.540.05SX 10J X 10P北网遽度谡SIVI I VIIFr1r r 1rr)0.511.5 2 2533.540.05SX 10X *10P天闻遽度溪S-r1r r 1rr)0.51

7、1.5 2 2533.540.01sX 10p纬度谟s1rIrIrIrIrI IFr r0 0.5-8 X 10I1.520.01sP经度谟S2.533.54 X 101IIIIII-rrrrrrr0 0.5I1.520.01sP离度谟S2.533.54X-40.2E 0.1X 10 4腿20腿202 2.5 3 3.5 4es xIO4、一小时【MU数据得捷联惯导解算结果与组合滤波、GPS输出对比图:50I L 1 L L 1 Irr* 1* Jr . f r .1r00.51t520.01sIon2.533.54X 10rr1rf r 1r0X 10*0.51t520.01s height

8、2.533.54Xh1一 rr1rr1rnn R11 R9o cac cAlat1202-20.01s 0 纯ts导解算 INS/GPSS合淹波 GPSffi 出腿115110腿40305、结果分析:由滤波结果图可以瞧出:(1)由组合后得速度、位置得P阵可以瞧出滤波之后载体得速度与位置比GPS输出得精度高。(2)短时间内SINS得精度较奇初始阶段得导航结果基本与GPS、组合导航结果重合J小时后得捷联惯导解算结果很差,纬度、经度、高度均发散。(3)INS/GPS组合滤波得结果与GPS得输出结果十分近似，因为1小时得导航G PS得精度比SINS导航得精度奇很多,Kalman滤波器中GPS信号得权重

9、更大。（4） 总体喘来月INS/GPS组合滤波得结果优于单独用S1 NS或GPS导航得结果起到了协调.超越、冗余得作用,使导航系统更可靠。六.SI NS/GPS组合导航程序% % %眺 mi% %缸XS/GPS 组合导航跑车 Ih 实 验 %觥 % %该程序为15维状态量，6维观测量得Raiman滤波程序，惯性/卫星组合松耦合得数学模 型C 1 e arclcclos e a 11號初始量定义wi e =0、1 4 67；Re 6= “3 7 8 135、072;g = 9、78032 6 7 7 1 4;e = 1、0 /T = 0、 01： datanumber a = loadC w =

10、 a (:, 3：2 98、25：=3 60000; itn u _lh dat);5) * p i/180/36 0 0;8)%IMl；频率lOOh Z 此程序中GPS频率10 0 hz %数据时间3600sf = a(: , 6 ：a = 1 0 a d C gps_ 1 h _n e 积 dat);gps_pos= a (:, 3 ： 5 )；信息gps_pos(:, 1 :2) = gp S _pos(: , 1 ： 2)*pi/l 8 0 ;gps_v = a(: 6： 8);就联解算及卡尔曼相关v=zer 0 s(datanumber, 3);a tti = zero s (da tanximber 3);p o s = zer o s (data numb