基于GPS/INS紧组合的定位定姿

摘要

GPS/INS紧组合定位兼具了高精度、无误差累积以及自主性等优点,且在卫星数小于4颗的情况下仍然可以定位,因此广泛应用于动态测量系统的精密定位和定姿。本文探讨GPS码伪距观测数据与INS紧组合定位算法,采用自适应Kalman滤波算法综合处理GPS/INS观测方程及状态方程,合理确定GPS/INS各类观测值的权,实现数据的最佳匹配融合,求取最优估值。最后根据本文算法开发了GPS/INS紧组合定位定姿软件。利用自制软件处理了一段实测机载GPS/IMU数据。分别使用伪距松组合滤波、伪距紧组合滤波、伪距紧组合自适应滤波三种模式处理实验数据。计算结果表明：差分GPS/INS紧组合滤波定位精度总体上高于松组合滤波,X、Y、Z位置误差仅为伪距松组合滤波的71.2%、99.8%、95.8%;速度误差为41.3%、99.4%、78.4%;姿态角误差为29.2%、98.5%、40.2%;采用自适应紧组合滤波算法进一步提高了解算结果的精度,X、Y、Z位置误差仅为松组合滤波的63.6%、98.0%、94.9%;速度位误差为40.1%、97.1%、76.5%;姿态角误差为27.4%、73.5%,36.8%,且在卫星数较少历元精度提高尤为明显。