MATLAB实现GNSS/INS紧组合仿真及数据处理教程

知识点详细说明： 1. GNSS/INS紧组合定位系统概念 紧组合定位系统是一种将全球导航卫星系统（GNSS）和惯性导航系统（INS）集成在一起的系统，它通过融合两种技术的优点来提高定位的精度、可靠性及抗干扰能力。在紧组合系统中，GNSS接收机的原始观测数据（如伪距、伪距率）和INS系统的输出（如加速度计和陀螺仪的数据）直接结合，在同一个滤波器中处理，以便实时地估计载体的位置、速度和姿态信息。 2. GNSS与惯性导航系统的原理 GNSS系统（例如GPS、GLONASS、Galileo和Beidou）通过接收卫星信号来计算用户在地球表面的位置、速度和时间信息。惯性导航系统（INS）则通过测量载体相对于惯性空间的加速度和角速度，进而积分得到速度、位置和姿态信息。INS系统不依赖外部信号，一旦初始化后可独立工作，但长期运行会出现累积误差。 3. 代码来源与相关教材 本套代码基于《GNSS与惯性及多传感器组合导航系统原理》一书中的内容编写，该书由Paul D. Groves等人撰写，由练军想、唐康华、潘献飞翻译。此教材详细介绍了GNSS、INS以及它们与其他传感器组合导航的原理和应用，是学习和研究相关领域的重要资料。 4. 代码功能与运行环境 提供的是一个经过修改的仿真代码，支持基于伪距、伪距率和INS数据的紧组合解算。用户可以运行主脚本INS_GNSS_Demo_7来执行程序。程序的执行需要依赖于Matlab环境，并且需要其他两个文件夹SharedMat和TCdata中提供的数据和常量数组。 5. 文件夹结构及作用 - CalculateTCRes文件夹包含了紧组合解算程序的核心代码，实现了紧组合定位算法的主体功能。 - SharedMat文件夹包含了一系列运行所需的常量数组，这些数组可能包括卫星的轨道参数、地球物理参数等，是进行解算时需要调用的基础数据。 - TCdata文件夹提供了实验数据，其中包括： - InertialExplorer软件生成的INS/RTK模式输出的参考导航解，文件保存在DGNSSRES文件夹。 - 预处理后的GNSS观测数据，位于GNSSObsForCouple文件夹，这些数据对GNSS信号进行初步处理，以适应紧组合的计算需求。 - 预处理后的INS观测数据，位于IMU文件夹，包含加速度计和陀螺仪的数据，为紧组合算法提供惯性参考信息。 - 双GNSS天线测向数据，位于SPANE1文件夹，这些数据通常用于精确测量和校正航向偏差。 6. Matlab在GNSS/INS紧组合定位中的应用 Matlab作为一种强大的数值计算和工程绘图软件，特别适合进行GNSS/INS紧组合定位系统的仿真研究和算法开发。Matlab提供了丰富的工具箱，如信号处理工具箱、优化工具箱等，可以方便地处理信号、进行数据融合、优化算法，并将算法在模型上进行实时或非实时的模拟。Matlab还支持直接与硬件接口，可以将仿真算法部署到实际的GNSS和INS硬件上，实现算法的实时运行。 7. 紧组合算法的特点与优势 紧组合算法的优势在于能够更有效利用GNSS和INS的数据，尤其在GNSS信号质量不佳的环境中，INS的连续性可以弥补GNSS的不足，反之，GNSS可以校正INS的累积误差。紧组合算法通常能够提供比松组合或单独使用GNSS或INS更为准确的定位结果。 8. 紧组合技术的应用场景 紧组合技术广泛应用于无人机、机器人、航海、车载导航、航空器等要求高精度、高可靠性的定位与导航场合。紧组合技术尤其在城市峡谷、隧道、森林等遮挡环境中表现优于单独的GNSS定位，能够显著提高导航系统的鲁棒性和准确性。 以上对提供的GNSS/INS紧组合matlab代码的知识点进行了详尽的说明。通过该资源，开发者可以深入了解紧组合系统的实现原理，掌握在Matlab环境下进行GNSS/INS紧组合定位仿真研究的方法，并且将理论应用于实际的导航系统开发。