1、MSINS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有巨大的軍事、民用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，本文針對(duì)MIMU和GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理、分布式導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)融合方法等開展了較為深入地研究，所作的主要工作可歸納為如下幾個(gè)方面： (1)完成了基于小型光纖陀螺儀和石英撓性加速度計(jì)的MIMU安裝支架設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了整體裝配；對(duì)小型光纖陀螺和石英加速度計(jì)分別進(jìn)行了性能測(cè)試和分析，對(duì)MIMU進(jìn)行了整體標(biāo)定：針對(duì)高精度三軸轉(zhuǎn)臺(tái)價(jià)格昂貴、安裝在室內(nèi)無(wú)法在轉(zhuǎn)臺(tái)

2、上接收GPS信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，提出了采用變幾何衍架結(jié)構(gòu)的低成本慣性測(cè)量組合標(biāo)定系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)方案；在運(yùn)用小波分析方法提取陀螺儀輸出數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)項(xiàng)的基礎(chǔ)上，建立了陀螺儀漂移的ARMA模型：分析了GPS報(bào)文的格式，針對(duì)MSINS/GPS組合的不同方式，介紹了報(bào)文的解碼方法，編制了相關(guān)的程序。 (2)以DSP為核心設(shè)計(jì)了MSINS/GPS分布式控制組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了軟、硬件調(diào)試。采用浮點(diǎn)放大器和CPLD實(shí)現(xiàn)了MIMU的

3、高速、高精度數(shù)據(jù)采集；采用單片機(jī)控制接收、判斷和校驗(yàn)GPS-OEM板異步串口輸出的報(bào)文：各處理器之間通過(guò)雙端口RAM共享數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了分布式控制。系統(tǒng)與主機(jī)的通信采用RS-232/485/422多協(xié)議串口；為提高系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度能力，對(duì)μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行了移植應(yīng)用。 (3)簡(jiǎn)要闡述了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理，給出了導(dǎo)航解算方法，列出了MSINS的誤差傳播方程。分析了MSINS和GPS的組合技術(shù)，給出了位置/速度組合

4、、偽距，偽距率組合的狀態(tài)方程和量測(cè)方程，確定了組合系統(tǒng)的校正方法。針對(duì)GPS串行輸出的量測(cè)信息輸出滯后問(wèn)題，采用GPS接收機(jī)輸出的1PPS脈沖，結(jié)合CPID、DSP、MCU內(nèi)部的定時(shí)器、中斷等相應(yīng)的硬件資源，針對(duì)不同的組合方案與軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了MIMU和GPS的數(shù)據(jù)同步。 (4)提出了一種改進(jìn)的聯(lián)邦強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波算法，并將其應(yīng)用于MSINS/GPS淺組合中。采用了三層容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，能夠有效地檢測(cè)出數(shù)據(jù)粗大誤差、GPS速度跳變以及

5、濾波器誤差估計(jì)的故障，及時(shí)進(jìn)行故障隔離，從而使系統(tǒng)具有良好的容錯(cuò)能力。仿真結(jié)果表明，聯(lián)邦強(qiáng)跟蹤卡爾曼濾波算法解決了量測(cè)相關(guān)、GPS速度跳變和初值選取敏感性等問(wèn)題，可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、魯棒性和容錯(cuò)性能。 (5)提出了一種分散區(qū)間Kalman濾波算法，并將其應(yīng)用在MSINS/GPS深組合中。對(duì)系統(tǒng)噪聲和量測(cè)噪聲用區(qū)間描述，并對(duì)系統(tǒng)噪聲根據(jù)濾波結(jié)果采用模糊自適應(yīng)方法進(jìn)行調(diào)整；采用多傳感器線性最小方差最優(yōu)估計(jì)標(biāo)量加權(quán)方法實(shí)現(xiàn)子濾波器之