基于单轴旋转INS/GPS组合姿态误差观测的垂线偏差测量方法
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资源说明:根据给定文件的信息,我们可以提炼出以下知识点: 1. INS/GPS组合导航系统:该系统是通过惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)与全球定位系统(Global Positioning System, GPS)相结合,形成一种高精度的导航系统。INS能够提供自主的导航信息,但其误差会随时间积累,而GPS能够提供全球范围内的精确位置信息,两者结合可弥补单一系统的不足。 2. 垂线偏差(Deflections of the Vertical, DOVs):垂线偏差指的是重力垂线与参考椭球面法线之间的偏差。在导航领域,精确测量垂线偏差对于提高位置测量的精度至关重要。由于地球重力场的不均匀性,垂线偏差对INS/GPS组合导航系统的姿态误差有直接影响。 3. 单轴旋转机制:通过单轴旋转机制,可以改变导航系统的姿态,使得系统在不同姿态下进行观测,从而获取姿态变化信息。这对于观测和校正姿态误差有重要意义。 4. 激光陀螺组合体(Laser Gyroscope Unit, LGU):使用三个激光陀螺来构建LGU,可以进行自主的姿态测量。激光陀螺因为具有高精度的角速度测量能力,常用于高精度的导航系统中。 5. Kalman滤波/平滑算法:这是一种常用的最优估计方法,能够同时对多个变量进行估计。在本方法中,Kalman滤波/平滑算法被用于同时估计垂线偏差和其他系统误差,实现二者的最优估计。 6. 状态方程和观测方程:在本方法中,需要建立描述系统动态和观测数据关系的数学模型,即状态方程和观测方程,以便于使用Kalman滤波/平滑算法进行处理。 7. 全球重力模型:利用全球重力模型对垂线偏差信号的低频分量进行补偿,以实现垂线偏差与系统误差的解耦,提高测量的准确性。 8. 角随机游走:这是衡量陀螺仪性能的一个指标,指的是陀螺仪输出的角速度信号中的随机误差。一个角随机游走性能较好的陀螺仪,其输出更加稳定,能够提供更精确的测量结果。 9. 测量精度:本方法的测量精度依赖于所使用的陀螺仪性能。采用角随机游走较小的陀螺仪可以得到较好的垂线偏差测量结果。 10. 仿真验证和船载实验:研究者通过仿真和船载实验验证了该方法的可行性。仿真航迹由实测数据生成,仿真结果显示该方法能有效测量垂线偏差的高频扰动量。船载实验结果表明该方法测量得到的垂线偏差数据重复性精度优于0.5秒。 这些知识点详细说明了标题中所述研究论文的核心内容和技术细节。通过这些知识点,我们可以理解到单轴旋转INS/GPS组合导航系统在进行姿态误差观测的同时,还能够实现垂线偏差的测量,并且通过特定的算法和技术手段,如激光陀螺组合体、Kalman滤波、全球重力模型的补偿和仿真实验,可以有效地提高测量精度和重复性精度。这对于提高导航系统的精度具有重要的应用价值。
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