GNSS/SINS组合导航及其在车载移动测量中的应用

摘要

移动测量系统作为目前最为前沿的科技之一，已成为测绘界一个新的发展方向，并逐渐成为制图技术的典型代表。针对车载移动测量系统，定位定向系统在整个系统中起到了至关重要的作用。全球导航卫星系统（GNSS）和惯性导航系统（INS）优势互补被认为是目前大地测量领域和导航领域自主性最强、应用最广、性能最优的组合方式，也是目前定位定向系统的最佳方案之一。本文设计并实现了GNSS/SINS组合导航算法，并将其应用于车载移动测量系统。基于此，本文主要展开了以下几个方面的研究工作：
　　（1）根据陀螺、加速度计原始数据自动检测载体的静止时间，并使用多组车载实测数据进行实验验证，结果表明零速检测的正确率能达到98%以上，可为零速更新的进行提供支持；
　　（2）推导了SINS的角误差模型，深入研究并实现了GNSS/SINS组合导航算法、RTS后处理平滑算法，以Inertial Explorer软件紧组合并平滑的结果为参考值，采用一组车载实测数据对算法进行了验证，结果表明精度与IE相当。
　　（3）分别将GNSS/SINS组合解算结果、IE解算结果与激光扫描仪数据进行融合显示，设计实验计算两点云拼接的平移参数和旋转参数，结果表明平移参数和旋转参数均比较小，从点云角度说明了两组点云的符合性较好，本文实现的算法与IE解算的POS精度相当。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 本文结构编排

2 捷联惯导基本理论

2.1 引言

2.2 常用坐标系及其关系

2.3 姿态表示方式及其关系

3 SINS导航算法

3.1 IMU以及误差来源

3.2 SINS初始对准

3.3 当地地理坐标系下微分方程

3.4 当地地理坐标系下机械编排

3.5 零速检测算例分析

3.6 本章小结

4 GNSS/SINS松组合及平滑算法

4.1 卡尔曼滤波及最优平滑

4.2 当地地理坐标系下误差方程

4.3 位置速度松组合模型

4.4 算例分析

4.5 本章小结

5 GNSS/SINS组合导航在车载移动测量中的应用

5.1 引言

5.2 车载实验分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况

致谢