SINS/GPS紧组合与松组合导航系统性能比较与仿真分析

"SINS/GPS紧组合与松组合导航系统性能仿真分析 (2013年)，作者：王君帅，王新龙，北京航空航天大学宇航学院" 本文主要探讨了SINS（ Strapdown Inertial Navigation System，捷联式惯性导航系统）与GPS（Global Positioning System，全球定位系统）组合导航系统的性能提升，特别是紧组合和松组合两种模式的差异。SINS/GPS组合可以显著增强导航系统的精度和可靠性，通过构建全系统仿真模型，作者们分析了两种组合方式的优劣。 首先，SINS/GPS全系统仿真模型的建立至关重要。该模型包括SINS仿真器的构建以及GPS星座模拟。在选择最佳导航星的过程中，作者提出了一个算法，旨在优化卫星选择，以确保导航数据的质量和稳定性。 接下来，基于SINS/GPS的系统状态模型和量测模型，作者设计了两种不同的导航系统滤波器：以位置和速度为观测量的松组合导航系统，以及以伪距和伪距率为观测量的紧组合导航系统。Kalman滤波器是实现这一设计的关键，它能有效地融合来自SINS和GPS的数据，减少误差并提高定位精度。 在相同的仿真环境下，作者对比了紧组合和松组合导航系统的性能。结果显示，紧组合导航系统在收敛性能上优于松组合系统。特别是在遭遇外部干扰或GPS信号遮挡，导致可用导航卫星数量少于四颗的情况下，紧组合导航系统展现出更强的导航性能和鲁棒性。 关键词涵盖了组合导航的核心要素，如位置、速度、伪距和伪距率，这些都是评估导航系统性能的关键指标。该研究对于理解SINS/GPS组合导航系统的工作原理，以及在实际应用中如何选择合适的组合模式具有指导意义。 这篇论文深入研究了SINS/GPS组合导航系统，特别是紧组合和松组合两种架构的性能差异，对于提高导航系统的稳定性和精度提供了理论支持。这对于航空、航天以及军事等领域中对高精度导航需求的应用具有重要意义。